Uporaba laserjev za podaljšanje življenjske dobe solarnega panela na 50 let

Nedavno je Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo (NREL), ki je del Ministrstva za energijo ZDA, naredil revolucionaren preboj, ko je razvil metodologijo dokaza koncepta, namenjeno popolni odstranitvi polimerov iz proizvodnje sončnih kolektorjev za bolj učinkovito in okolju prijazno uporabo. recikliranje.
Sončne plošče so že dolgo hvaljene zaradi možnosti recikliranja. Vendar pa tanke plasti plastike, ki se uporabljajo v proizvodnem procesu, predstavljajo izzive, ki ovirajo učinkovito recikliranje dragocenih materialov, kot sta silicij in srebro.
Za reševanje tega izziva je raziskovalna skupina NREL ubrala drugačen pristop in pripravila inovativno rešitev za izvedbo varjenja stekla na steklo neposredno v sončnih celicah.
Jedro te rešitve je uporaba infrardeče femtosekundne laserske tehnologije. Z natančnim nadzorom laserskega impulza se energija v zelo kratkem času osredotoči na določeno področje solarne plošče in ustvari robusten zvar stekla na steklo. Omeniti velja, da je femtosekundna laserska tehnologija že široko uporabljena na področju medicinske očesne kirurgije, kot je operacija sive mrene, njena varnost in zanesljivost pa sta v celoti preverjeni.
Z laserskim varjenjem je potreba po plastičnih laminatih v solarnih panelih popolnoma odpravljena, kar močno poenostavi postopek recikliranja. Na koncu življenjske dobe panela je mogoče te module, izdelane z laserskim varjenjem, enostavno razgraditi, steklene in kovinske žice v njih je mogoče brez težav reciklirati, silicijev material pa ponovno uporabiti.
David Young, višji znanstvenik v skupini za učinkovito kristalno fotovoltaiko na Oddelku za kemijo in nanoznanost NREL, je dejal: "Med večino reciklažnih podjetij obstaja splošno soglasje, da so polimeri glavni problem, ki ovira proces recikliranja. Pojav naše tehnologije zagotovo odpira do povsem novih možnosti za recikliranje sončnih kolektorjev."
Raziskava je bila objavljena v IEEE Journal of Photovoltaics. Raziskovalna skupina poudarja, da ima tehnologija laserskega varjenja široko paleto uporabnosti, ne le za silicijeve materiale, temveč tudi z različnimi materiali, kot sta halkogenid in kadmijev telurid. Zaradi zelo fokusirane narave laserja je ustvarjena toplota omejena na zelo majhen obseg in ne poškoduje materiala baterije. Hkrati je trdnost zvarov znotraj stekla primerljiva s samim steklom, kar zagotavlja dolgoročno stabilnost in vzdržljivost modula.
Young nadalje pojasnjuje: "Dokler se samo steklo ne zlomi, bodo zvari v redu. Poleg tega je trdota varjenega modula znatno izboljšana zaradi odsotnosti polimera med kosi stekla. Naše raziskave kažejo, da z ustreznim namestitvijo in modifikacijo reliefnih značilnosti valjanega stekla, lahko zvarjeni modul postane dovolj trd, da izpolni zahteve testiranja statične obremenitve."
V preteklosti so raziskovalci poskušali tesniti robove z uporabo nanosekundnih laserjev in polnil iz steklene frite, vendar rezultati niso bili ugodni. Zaradi krhke narave zvarov so bili neprimerni za zasnove zunanjih modulov. Nasprotno pa tehnologija femtosekundnega laserskega varjenja, ki jo je razvil NREL, dosega vrhunsko tesnilno trdnost za delček cene in zagotavlja močno tehnologijo za recikliranje solarnih panelov.
To raziskavo podpira združenje Durable Module Materials Alliance, ki je namenjeno podaljšanju življenjske dobe solarnih panelov na 50 let in več. Z inovativno lasersko tehnologijo NREL lahko pričakujemo, da bomo v prihodnosti uresničili učinkovitejše in okolju prijaznejše recikliranje solarnih panelov, kar bo prispevalo k trajnostnemu razvoju obnovljive energije.