Lāzeru izmantošana, lai pagarinātu saules paneļu kalpošanas laiku līdz 50 gadiem

Nesen Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija (NREL), kas ir daļa no ASV Enerģētikas departamenta, veica revolucionāru izrāvienu, izstrādājot koncepcijas pierādījuma metodoloģiju, kas izstrādāta, lai pilnībā noņemtu polimērus no saules paneļu ražošanas, lai padarītu to efektīvāku un videi draudzīgāku. pārstrāde.
Saules paneļi jau sen ir slavēti par to pārstrādājamību. Tomēr ražošanas procesā izmantotie plānie plastmasas slāņi rada problēmas, kas kavē efektīvu vērtīgu materiālu, piemēram, silīcija un sudraba, pārstrādi.
Lai risinātu šo izaicinājumu, NREL pētnieku komanda ir izmantojusi atšķirīgu pieeju un nākusi klajā ar novatorisku risinājumu stikla-stikla metināšanas ieviešanai tieši saules baterijās.
Šī risinājuma pamatā ir infrasarkanā femtosekundes lāzera tehnoloģijas izmantošana. Precīzi kontrolējot lāzera impulsu, enerģija tiek fokusēta uz noteiktu saules paneļa apgabalu ļoti īsā laika periodā, radot izturīgu stikla-stikla metinājumu. Ir vērts pieminēt, ka femtosekundes lāzera tehnoloģija jau ir plaši izmantota medicīniskās acu ķirurģijas jomā, piemēram, kataraktas ķirurģijā, un tās drošība un uzticamība ir pilnībā pārbaudīta.
Lāzermetināšana ļauj pilnībā novērst plastmasas laminātu nepieciešamību saules paneļos, tādējādi ievērojami vienkāršojot pārstrādes procesu. Beidzoties paneļa kalpošanas laikam, šie ar lāzermetināšanas palīdzību izgatavotie moduļi ir viegli sadalāmi, tajos esošās stikla un metāla stieples bez problēmām var pārstrādāt, kā arī silīcija materiālu var izmantot atkārtoti.
Deivids Jangs, vecākais zinātnieks no NREL Ķīmijas un nanozinātņu katedras Efektīvās kristāliskās fotoelementu grupas, teica: "Lielākā daļa pārstrādātāju ir vienisprātis, ka polimēri ir galvenā problēma, kas kavē pārstrādes procesu. Mūsu tehnoloģiju parādīšanās noteikti paver ceļu. radīja pilnīgi jaunu iespēju kopumu saules paneļu pārstrādei."
Pētījums ir publicēts IEEE Journal of Photovoltaics. Pētnieku grupa norāda, ka lāzermetināšanas tehnoloģijai ir plašs pielietojuma klāsts ne tikai silīcija materiāliem, bet arī dažādiem materiāliem, piemēram, halkogenīdam un kadmija telurīdam. Tā kā lāzers ir ļoti fokusēts, radītais siltums ir ierobežots līdz ļoti mazam diapazonam un neizraisa akumulatora materiāla bojājumus. Tajā pašā laikā stikla iekšpusē esošo metināšanas šuvju izturība ir salīdzināma ar paša stikla izturību, nodrošinot moduļa ilgtermiņa stabilitāti un izturību.
Jangs tālāk skaidro: "Kamēr pats stikls neplīst, šuves būs labi. Turklāt metinātā moduļa cietība ir ievērojami uzlabota, jo starp stikla gabaliem nav polimēra. Mūsu pētījumi liecina, ka ar pareizu Uzstādot un modificējot velmētā stikla reljefās īpašības, metinātais modulis var kļūt pietiekami ciets, lai atbilstu statiskās slodzes pārbaudes prasībām.
Agrāk pētnieki ir mēģinājuši noblīvēt malas, izmantojot nanosekundes lāzerus un stikla frite pildvielas, taču rezultāti nav bijuši labvēlīgi. Metināto šuvju trauslais raksturs padarīja tās nepiemērotas āra moduļu konstrukcijām. Turpretim NREL izstrādātā femtosekundes lāzermetināšanas tehnoloģija nodrošina izcilu blīvējuma izturību par nelielu izmaksu daļu, nodrošinot spēcīgu tehnoloģiju saules paneļu pārstrādei.
Šo pētījumu atbalsta Durable Module Materials Alliance, kuras mērķis ir pagarināt saules paneļu kalpošanas laiku līdz 50 gadiem un ilgāk. Izmantojot NREL inovatīvo lāzertehnoloģiju, mēs varam sagaidīt efektīvāku un videi draudzīgāku saules paneļu pārstrādi nākotnē, veicinot atjaunojamās enerģijas ilgtspējīgu attīstību.