Недавно Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), входящая в состав Министерства энергетики США, совершила революционный прорыв, разработав методологию проверки концепции, предназначенную для полного удаления полимеров из производства солнечных панелей, что приводит к более эффективному и экологически чистая переработка.
Солнечные панели уже давно хвалят за возможность вторичной переработки. Однако тонкие пластиковые слои, используемые в производственном процессе, создают проблемы, которые препятствуют эффективной переработке ценных материалов, таких как кремний и серебро.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа NREL применила другой подход и предложила инновационное решение для реализации сварки стекла со стеклом непосредственно в солнечных элементах.
Суть этого решения заключается в использовании инфракрасной фемтосекундной лазерной технологии. Благодаря точному управлению лазерным импульсом энергия фокусируется на определенной области солнечной панели за очень короткий период времени, создавая прочный сварной шов между стеклом. Стоит отметить, что фемтосекундная лазерная технология уже широко используется в области медицинской хирургии глаза, например, при хирургии катаракты, и ее безопасность и надежность полностью проверены.
Благодаря лазерной сварке полностью устраняется необходимость использования пластиковых ламинатов в солнечных панелях, что значительно упрощает процесс переработки. По окончании срока службы панели эти модули, изготовленные методом лазерной сварки, легко разбираются, стекло и металлические провода в них без проблем подлежат вторичной переработке, а кремниевый материал можно использовать повторно.
Дэвид Янг, старший научный сотрудник группы эффективной кристаллической фотоэлектрической энергии на факультете химии и нанонауки NREL, сказал: «Среди большинства переработчиков существует общее мнение, что полимеры являются основной проблемой, которая препятствует процессу переработки. Появление нашей технологии, безусловно, открывает новые возможности. открыть совершенно новый набор возможностей для переработки солнечных панелей».
Исследование было опубликовано в журнале IEEE Journal of Photovoltaics. Исследовательская группа отмечает, что технология лазерной сварки имеет широкий спектр применения не только для кремниевых материалов, но и для различных материалов, таких как кальцит и теллурид кадмия. Из-за высокой фокусировки лазера выделяемое тепло ограничено очень небольшим диапазоном и не вызывает повреждения материала батареи. При этом прочность сварных швов внутри стекла сравнима с прочностью самого стекла, что обеспечивает долговременную стабильность и долговечность модуля.
Далее Янг поясняет: «Пока само стекло не разобьется, сварные швы не будут вызывать проблем. Более того, твердость сварного модуля значительно улучшается из-за отсутствия полимера между частями стекла. Наши исследования показывают, что при правильном При установке и модификации рельефных элементов прокатного стекла сварной модуль может стать достаточно твердым, чтобы соответствовать требованиям испытаний на статическую нагрузку».
В прошлом исследователи пытались герметизировать края с помощью наносекундных лазеров и наполнителей из стеклянных фритт, но результаты не были благоприятными. Хрупкость сварных швов делала их непригодными для конструкций наружных модулей. Напротив, технология фемтосекундной лазерной сварки, разработанная NREL, обеспечивает превосходную прочность уплотнения при гораздо меньших затратах, обеспечивая надежную технологию переработки солнечных панелей.
Это исследование поддерживается Альянсом Durable Module Materials Alliance, целью которого является продление срока службы солнечных панелей до 50 лет и более. Благодаря инновационной лазерной технологии NREL мы можем рассчитывать на более эффективную и экологически чистую переработку солнечных панелей в будущем, что будет способствовать устойчивому развитию возобновляемых источников энергии.
