Hiljuti tegi USA energeetikaministeeriumisse kuuluv riiklik taastuvenergia labor (NREL) revolutsioonilise läbimurde, kui töötas välja kontseptsiooni tõestamise metoodika, mille eesmärk on eemaldada täielikult päikesepaneelide tootmisest polümeerid, mille tulemuseks on tõhusam ja tõhusam. keskkonnasõbralik taaskasutus.
Päikesepaneele on pikka aega kiidetud nende taaskasutatavuse eest. Tootmisprotsessis kasutatavad õhukesed plastkihid kujutavad endast aga väljakutseid, mis takistavad väärtuslike materjalide, nagu räni ja hõbe, tõhusat ringlussevõttu.
Selle väljakutse lahendamiseks on NREL-i uurimisrühm võtnud kasutusele teistsuguse lähenemisviisi ja välja pakkunud uuendusliku lahenduse klaasklaasi keevitamiseks otse päikesepatareides.
Selle lahenduse tuum seisneb infrapuna-femtosekundilise lasertehnoloogia kasutamises. Laserimpulssi täpse juhtimisega suunatakse energia väga lühikese aja jooksul päikesepaneeli kindlale alale, luues tugeva klaas-klaasi keevisõmbluse. Tasub mainida, et femtosekundi lasertehnoloogiat on juba laialdaselt kasutatud meditsiinilise silmakirurgia, näiteks katarakti kirurgia valdkonnas ning selle ohutus ja töökindlus on täielikult kontrollitud.
Laserkeevitusega kaob vajadus plastlaminaatide järele päikesepaneelides, mis lihtsustab oluliselt taaskasutusprotsessi. Paneeli kasutusaja lõppedes on need laserkeevitusega valmistatud moodulid kergesti lõhutavad, neis olevad klaas- ja metalltraadid saab probleemideta taaskasutada ning ränimaterjali taaskasutada.
David Young, NREL-i keemia ja nanoteaduse osakonna tõhusa kristalse fotogalvaanika töörühma vanemteadur, ütles: "Enamik ringlussevõtjaid on üldiselt üksmeelel, et polümeerid on peamine probleem, mis ringlussevõtu protsessi takistab. Meie tehnoloogia tulek kindlasti avab. loob täiesti uued võimalused päikesepaneelide ringlussevõtuks."
Uuring on avaldatud ajakirjas IEEE Journal of Photovoltaics. Uurimisrühm juhib tähelepanu sellele, et laserkeevitustehnoloogial on lai valik rakendusi mitte ainult ränimaterjalide, vaid ka mitmesuguste materjalide, näiteks kaltsiit ja kaadmiumtelluriid puhul. Laseri väga fokuseeritud olemuse tõttu on tekkiv soojus piiratud väga väikese ulatusega ega kahjusta aku materjali. Samas on klaasi sees olevate keevisõmbluste tugevus võrreldav klaasi enda omaga, tagades mooduli pikaajalise stabiilsuse ja vastupidavuse.
Young selgitab veel: "Kuni klaas ise ei ole katki, ei tekita keevisõmblused probleeme. Pealegi on keevitatud mooduli kõvadus oluliselt paranenud, kuna klaasitükkide vahel pole polümeeri. Meie uuringud näitavad, et korraliku valtsklaasi reljeefsete omaduste paigaldamine ja muutmine võib keevitatud moodul muutuda piisavalt kõvaks, et see vastaks staatilise koormuse testimise nõuetele.
Varem on teadlased proovinud servade tihendamist nanosekundiliste laserite ja klaasfrittide täiteainetega, kuid tulemused pole olnud soodsad. Keevisõmbluste rabedad omadused muutsid need välismoodulite jaoks sobimatuks. Seevastu NREL-i välja töötatud femtosekundiline laserkeevitustehnoloogia saavutab suurepärase tihendustugevuse murdosa kuludest, pakkudes tugevat tehnoloogiat päikesepaneelide taaskasutamiseks.
Seda uurimistööd toetab Durable Module Materials Alliance, mis on pühendunud päikesepaneelide eluea pikendamisele 50 aastani ja kauemakski. NREL-i uuendusliku lasertehnoloogia abil võime tulevikus realiseerida tõhusamat ja keskkonnasõbralikumat päikesepaneelide ringlussevõttu, aidates kaasa taastuvenergia jätkusuutlikule arengule.
