Brug af lasere til at forlænge solpanelets levetid til 50 år

For nylig lavede National Renewable Energy Laboratory (NREL), en del af det amerikanske energiministerium, et revolutionerende gennembrud, da de udviklede en proof-of-concept-metodologi designet til fuldstændigt at fjerne polymerer fra fremstillingen af ​​solpaneler for mere effektiv og miljøvenlig genbrug.
Solpaneler er længe blevet rost for deres genanvendelighed. Men de tynde plastlag, der bruges i fremstillingsprocessen, giver udfordringer, der hindrer effektiv genanvendelse af værdifulde materialer som silicium og sølv.
For at løse denne udfordring har NRELs forskerhold taget en anden tilgang og fundet frem til en innovativ løsning til at implementere glas-til-glas svejsning direkte i solceller.
Kernen i denne løsning ligger i udnyttelsen af ​​infrarød femtosekund laserteknologi. Ved præcis styring af laserpulsen fokuseres energien på et specifikt område af solpanelet i løbet af meget kort tid, hvilket skaber en robust glas-til-glas-svejsning. Det er værd at nævne, at femtosekund laserteknologi allerede er blevet brugt i vid udstrækning inden for medicinsk øjenkirurgi, såsom kataraktkirurgi, og dens sikkerhed og pålidelighed er blevet fuldt verificeret.
Med lasersvejsning er behovet for plastlaminater i solpaneler helt elimineret, hvilket forenkler genbrugsprocessen i høj grad. Ved afslutningen af ​​panelets levetid kan disse moduler fremstillet ved lasersvejsning let nedbrydes, glas- og metaltrådene i dem kan genbruges uden problemer, og siliciummaterialet kan genbruges.
David Young, en seniorforsker i Efficient Crystalline Photovoltaics Group i NREL's Department of Chemistry and Nanoscience, sagde: "Der er en generel konsensus blandt de fleste genbrugsvirksomheder om, at polymerer er hovedproblemet, der hindrer genanvendelsesprocessen. Fremkomsten af ​​vores teknologi åbner helt sikkert et helt nyt sæt muligheder for genbrug af solpaneler."
Forskningen er blevet offentliggjort i IEEE Journal of Photovoltaics. Forskerholdet påpeger, at lasersvejseteknologien har en bred vifte af anvendelighed, ikke kun til siliciummaterialer, men også med en række forskellige materialer såsom chalcogenid og cadmiumtellurid. På grund af laserens meget fokuserede karakter er den genererede varme begrænset til et meget lille område og forårsager ikke skade på batterimaterialet. Samtidig er styrken af ​​svejsningerne inde i glasset sammenlignelig med selve glasset, hvilket sikrer modulets langsigtede stabilitet og holdbarhed.
Young forklarer videre: "Så længe selve glasset ikke går i stykker, vil svejsningerne være fine. Desuden er hårdheden af ​​det svejste modul væsentligt forbedret på grund af fraværet af polymer mellem glasstykkerne. Vores forskning viser, at med korrekt installation og modifikation af de prægede funktioner i det valsede glas, kan det svejsede modul blive hårdt nok til at opfylde kravene til statisk belastningstest."
Tidligere har forskere forsøgt kantforsegling ved hjælp af nanosekundlasere og glasfrittefyldere, men resultaterne har ikke været gunstige. Svejsningernes sprøde natur gjorde dem uegnede til udendørs moduldesign. I modsætning hertil opnår femtosekund lasersvejseteknologien udviklet af NREL overlegen tætningsstyrke til en brøkdel af prisen, hvilket giver en stærk teknologi til genbrug af solpaneler.
Denne forskning er støttet af Durable Module Materials Alliance, som er dedikeret til at forlænge levetiden af ​​solpaneler til 50 år og længere. Med NRELs innovative laserteknologi kan vi forvente at realisere mere effektiv og miljøvenlig genanvendelse af solpaneler i fremtiden, hvilket bidrager til en bæredygtig udvikling af vedvarende energi.