Äskettäin Yhdysvaltain energiaministeriöön kuuluva National Renewable Energy Laboratory (NREL) teki vallankumouksellisen läpimurron, kun se kehitti proof-of-concept-menetelmän, joka on suunniteltu poistamaan kokonaan polymeerit aurinkopaneelien valmistuksesta, mikä johtaa tehokkaampaan ja tehokkaampaan ympäristöystävällistä kierrätystä.
Aurinkopaneeleita on kiitetty jo pitkään kierrätettävyydestään. Valmistusprosessissa käytetyt ohuet muovikerrokset asettavat kuitenkin haasteita, jotka estävät arvokkaiden materiaalien, kuten piin ja hopean, tehokkaan kierrätyksen.
Vastatakseen tähän haasteeseen NREL:n tutkimusryhmä on omaksunut toisenlaisen lähestymistavan ja keksinyt innovatiivisen ratkaisun lasista lasiin -hitsauksen toteuttamiseksi suoraan aurinkokennoissa.
Ratkaisun ydin on infrapuna-femtosekuntilaserteknologian hyödyntäminen. Ohjaamalla laserpulssia tarkasti energia kohdistetaan aurinkopaneelin tietylle alueelle erittäin lyhyessä ajassa, jolloin syntyy vankka lasin ja lasin välinen hitsaus. On syytä mainita, että femtosekuntilasertekniikkaa on jo laajalti käytetty lääketieteellisessä silmäkirurgiassa, kuten kaihileikkauksessa, ja sen turvallisuus ja luotettavuus on täysin varmistettu.
Laserhitsauksen ansiosta muovilaminaattien tarve aurinkopaneeleissa eliminoituu kokonaan, mikä yksinkertaistaa kierrätysprosessia huomattavasti. Paneelin käyttöiän lopussa nämä laserhitsauksella valmistetut moduulit ovat helposti hajotettavissa, niissä olevat lasi- ja metallilangat voidaan kierrättää ongelmitta ja silikonimateriaali voidaan käyttää uudelleen.
David Young, NRELin kemian ja nanotieteen laitoksen tehokkaan kiteisen aurinkosähkön ryhmän vanhempi tutkija, sanoi: "Useimpien kierrättäjien keskuudessa vallitsee yleinen yksimielisyys siitä, että polymeerit ovat suurin kierrätysprosessia estävä ongelma. Teknologiamme tulo avautuu varmasti. tarjoaa aivan uusia mahdollisuuksia aurinkopaneelien kierrätykseen."
Tutkimus on julkaistu IEEE Journal of Photovoltaics -lehdessä. Tutkimusryhmä huomauttaa, että laserhitsausteknologialla on laaja käyttöalue, ei vain piimateriaaleille, vaan myös erilaisille materiaaleille, kuten kalsiitille ja kadmiumtelluridille. Laserin erittäin fokusoidun luonteen vuoksi syntyvä lämpö on rajoitettu hyvin pienelle alueelle, eikä se vahingoita akkumateriaalia. Samalla lasin sisällä olevien hitsien lujuus on verrattavissa itse lasiin, mikä varmistaa moduulin pitkäaikaisen vakauden ja kestävyyden.
Young selittää edelleen: "Niin kauan kuin itse lasi ei ole rikki, hitsit eivät aiheuta ongelmia. Lisäksi hitsatun moduulin kovuus paranee merkittävästi, koska lasikappaleiden välissä ei ole polymeeriä. Tutkimuksemme osoittavat, että oikealla Valssatun lasin kohokuvioitujen ominaisuuksien asennus ja muuttaminen hitsatusta moduulista voi tulla tarpeeksi kovaa, jotta se täyttää staattisen kuormituksen testauksen vaatimukset."
Aiemmin tutkijat ovat yrittäneet reunojen sulkemista nanosekuntilasereilla ja lasifrittitäytteillä, mutta tulokset eivät ole olleet suotuisia. Hitsausten hauraus teki niistä sopimattomia ulkomoduulien suunnitteluun. Sitä vastoin NREL:n kehittämä femtosekunnin laserhitsaustekniikka saavuttaa erinomaisen tiivistyslujuuden murto-osalla kustannuksista, mikä tarjoaa vahvan teknologian aurinkopaneelien kierrätykseen.
Tätä tutkimusta tukee Durable Module Materials Alliance, joka on omistautunut pidentämään aurinkopaneelien käyttöikää 50 vuoteen ja pidemmälle. NRELin innovatiivisen laserteknologian avulla voimme odottaa toteuttavamme aurinkopaneelien tehokkaampaa ja ympäristöystävällisempää kierrätystä tulevaisuudessa, mikä edistää uusiutuvan energian kestävää kehitystä.
