Menggunakan Laser Untuk Memanjangkan Hayat Panel Suria Hingga 50 Tahun

Baru-baru ini, Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (NREL), sebahagian daripada Jabatan Tenaga AS, membuat penemuan revolusioner apabila mereka membangunkan metodologi bukti konsep yang direka untuk mengeluarkan sepenuhnya polimer daripada pembuatan panel solar untuk lebih cekap dan mesra alam. kitar semula.
Panel solar telah lama dipuji kerana kebolehkitar semulanya. Walau bagaimanapun, lapisan plastik nipis yang digunakan dalam proses pembuatan memberikan cabaran yang menghalang kitar semula bahan berharga yang cekap seperti silikon dan perak.
Untuk menangani cabaran ini, pasukan penyelidik NREL telah mengambil pendekatan yang berbeza dan menghasilkan penyelesaian yang inovatif untuk melaksanakan kimpalan kaca-ke-kaca secara langsung dalam sel solar.
Teras penyelesaian ini terletak pada penggunaan teknologi laser femtosaat inframerah. Dengan mengawal denyutan laser dengan tepat, tenaga tertumpu pada kawasan tertentu panel suria dalam tempoh yang sangat singkat, mewujudkan kimpalan kaca-ke-kaca yang teguh. Perlu dinyatakan bahawa teknologi laser femtosecond telah digunakan secara meluas dalam bidang pembedahan mata perubatan, seperti pembedahan katarak, dan keselamatan dan kebolehpercayaannya telah disahkan sepenuhnya.
Dengan kimpalan laser, keperluan untuk lamina plastik dalam panel solar dihapuskan sepenuhnya, sekali gus memudahkan proses kitar semula. Pada penghujung hayat perkhidmatan panel, modul yang dibuat oleh kimpalan laser ini boleh dipecahkan dengan mudah, wayar kaca dan logam di dalamnya boleh dikitar semula tanpa sebarang masalah, dan bahan silikon boleh digunakan semula.
David Young, seorang saintis kanan dalam Kumpulan Fotovoltaik Kristal Cekap di Jabatan Kimia dan Nanosains NREL, berkata, "Terdapat konsensus umum di kalangan kebanyakan kitar semula bahawa polimer adalah isu utama yang menghalang proses kitar semula. Kemunculan teknologi kami pastinya terbuka. satu set kemungkinan baharu untuk kitar semula panel solar."
Penyelidikan itu telah diterbitkan dalam IEEE Journal of Photovoltaics. Pasukan penyelidik menunjukkan bahawa teknologi kimpalan laser mempunyai pelbagai kebolehgunaan, bukan sahaja untuk bahan silikon, tetapi juga dengan pelbagai bahan seperti chalcogenide dan kadmium telluride. Oleh kerana sifat laser yang sangat fokus, haba yang dijana terhad kepada julat yang sangat kecil dan tidak menyebabkan kerosakan pada bahan bateri. Pada masa yang sama, kekuatan kimpalan di dalam kaca adalah setanding dengan kaca itu sendiri, memastikan kestabilan jangka panjang dan ketahanan modul.
Young seterusnya menerangkan, "Selagi kaca itu sendiri tidak pecah, kimpalan akan baik. Selain itu, kekerasan modul yang dikimpal bertambah baik dengan ketara kerana ketiadaan polimer di antara kepingan kaca. Penyelidikan kami menunjukkan bahawa dengan betul pemasangan dan pengubahsuaian ciri timbul kaca bergulung, modul yang dikimpal boleh menjadi cukup keras untuk memenuhi keperluan ujian beban statik."
Pada masa lalu, penyelidik telah mencuba pengedap tepi menggunakan laser nanosaat dan pengisi frit kaca, tetapi hasilnya tidak menggalakkan. Sifat rapuh kimpalan menjadikannya tidak sesuai untuk reka bentuk modul luar. Sebaliknya, teknologi kimpalan laser femtosecond yang dibangunkan oleh NREL mencapai kekuatan pengedap yang unggul pada sebahagian kecil daripada kos, menyediakan teknologi yang kukuh untuk kitar semula panel solar.
Penyelidikan ini disokong oleh Perikatan Bahan Modul Tahan Lama, yang didedikasikan untuk memanjangkan hayat panel solar kepada 50 tahun dan seterusnya. Dengan teknologi laser inovatif NREL, kami boleh mengharapkan untuk merealisasikan kitar semula panel solar yang lebih cekap dan mesra alam pada masa hadapan, menyumbang kepada pembangunan mampan tenaga boleh diperbaharui.