Исследователи нашли способ упростить переработку солнечных панелей

В исследовании утверждается, что использование лазеров для плавления краев стекла может устранить необходимость в пластиковых полимерных листах, которые в настоящее время используются в конструкции панелей.

Согласно исследованию, проведенному исследователями Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США, использование фемтосекундных лазеров для формирования сварных швов между стеклом для солнечных панелей облегчит их переработку.

В исследовании утверждается, что сварные швы устранят необходимость в пластиковых полимерных листах, которые сейчас ламинируются в солнечные модули, но усложнят переработку. В исследовании говорится, что по истечении срока службы модули, изготовленные с помощью лазерной сварки, могут разбиться, а стеклянные и металлические провода, проходящие через солнечные элементы, можно легко переработать, а кремний можно использовать повторно.

«Большинство переработчиков подтвердят, что полимеры являются основной проблемой с точки зрения подавления процесса переработки», — говорит Дэвид Янг, старший научный сотрудник и менеджер группы высокоэффективной кристаллической фотоэлектрической энергии в отделе химии и нанонауки NREL .

Янг является ведущим автором новой статьи, описывающей использование лазерной сварки для солнечных модулей, под названием «На пути к безполимерным фемтосекундным лазерным сварным солнечным модулям из стекла/стекла», которая опубликована в IEEE (Институт электротехники и электротехники) Журнал фотовольтаики.

В статье, написанной совместно с коллегами из NREL Тимом Сильверманом, Николасом Ирвином и Ником Боско, соавторами также являются два сотрудника калифорнийской компании Trumpf Inc, которая разработала фемтосекундный лазер. По данным NREL, фемтосекундный лазер использует короткий импульс инфракрасного света, который расплавляет стекло, образуя прочное герметичное соединение.

Исследования показывают, что сварку стекла можно использовать в любых солнечных технологиях, включая кремний, перовскиты и теллурид кадмия, поскольку тепло сварного шва ограничивается несколькими миллиметрами от фокуса лазера. NREL добавляет, что солнечные модули изготовлены из полупроводников, предназначенных для улавливания определенной части солнечного спектра, использования солнечного света для создания электричества, а полупроводники зажаты между двумя листами стекла, ламинированными вместе листами полимера.

Исследование NREL утверждает, что фемтосекундный лазер сваривает стекло/стекло по сути так же прочно, как и само стекло.

«Пока стекло не разобьется, сварной шов не сломается», — говорит Янг. «Однако отсутствие полимеров между листами стекла требует, чтобы сварные модули были намного жестче. Наша статья показала, что при правильном монтаже и изменении рельефных особенностей рулонного стекла сварной модуль можно сделать достаточно жестким, чтобы выдержать испытания на статическую нагрузку».

NREL заявляет, что в ее исследовании впервые используется такой лазер для формирования сварных швов стекло/стекло для использования в модуле. В прошлом был опробован другой тип герметизации кромок с использованием наносекундных лазеров и наполнителя из стеклянной фритты, но сварные швы оказались слишком хрупкими для использования в конструкциях наружных модулей. По данным NREL, сварные швы с фемтосекундным лазером обеспечивают превосходную прочность и герметичное уплотнение при привлекательной цене.

Янг говорит, что исследование «определенно сопряжено с высоким риском и высокой наградой», но указывает на направление дальнейших исследований, направленных на продление срока службы солнечных модулей до 50 лет и облегчение их переработки.

Исследование было проведено Консорциумом по материалам долговечных модулей, который возглавляет NREL и финансируется Отделом технологий солнечной энергии Министерства энергетики США в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии.

Источник: https://www.recyclingtoday.com/news/nrel-researchers-find-path-to-easier-solar-panel-recycling/