Nedavno je Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju (NREL), dio Ministarstva energetike SAD-a, napravio revolucionarni napredak kada su razvili metodologiju dokaza koncepta osmišljenu za potpuno uklanjanje polimera iz proizvodnje solarnih panela, što je rezultiralo učinkovitijim i ekološki prihvatljivo recikliranje.
Solarni paneli su dugo hvaljeni zbog mogućnosti recikliranja. Međutim, tanki plastični slojevi koji se koriste u procesu proizvodnje predstavljaju izazove koji ometaju učinkovito recikliranje vrijednih materijala kao što su silicij i srebro.
Kako bi riješio ovaj izazov, NREL-ov istraživački tim zauzeo je drugačiji pristup i došao do inovativnog rješenja za implementaciju zavarivanja stakla na staklo izravno u solarnim ćelijama.
Srž ovog rješenja leži u korištenju infracrvene femtosekundne laserske tehnologije. Preciznom kontrolom laserskog pulsa, energija se fokusira na određeno područje solarne ploče u vrlo kratkom vremenskom razdoblju, stvarajući robustan spoj staklo-staklo. Vrijedno je spomenuti da je femtosekundna laserska tehnologija već naširoko korištena u području medicinske kirurgije očiju, poput operacije katarakte, te je njezina sigurnost i pouzdanost u potpunosti provjerena.
Uz lasersko zavarivanje, potreba za plastičnim laminatima u solarnim pločama potpuno je eliminirana, čime se uvelike pojednostavljuje proces recikliranja. Na kraju radnog vijeka panela, ovi moduli izrađeni laserskim zavarivanjem mogu se lako razgraditi, staklene i metalne žice u njima mogu se bez problema reciklirati, a silikonski materijal se može ponovno upotrijebiti.
David Young, viši znanstvenik u Efficient Crystalline Photovoltaics Group u NREL-ovom Odjelu za kemiju i nanoznanost, rekao je: "Postoji opći konsenzus među većinom reciklirača da su polimeri glavni problem koji ometa proces recikliranja. Pojava naše tehnologije zasigurno otvara čitav niz novih mogućnosti za recikliranje solarnih panela."
Istraživanje je objavljeno u časopisu IEEE Journal of Photovoltaics. Istraživački tim ističe da tehnologija laserskog zavarivanja ima širok raspon primjenjivosti, ne samo za silikonske materijale, već i za razne materijale kao što su kalcit i kadmijev telurid. Zbog visoko fokusirane prirode lasera, proizvedena toplina je ograničena na vrlo mali raspon i ne uzrokuje štetu na materijalu baterije. U isto vrijeme, čvrstoća zavara unutar stakla je usporediva sa čvrstoćom samog stakla, osiguravajući dugotrajnu stabilnost i trajnost modula.
Young dalje objašnjava: "Sve dok samo staklo nije slomljeno, varovi neće uzrokovati probleme. Štoviše, tvrdoća zavarenog modula značajno je poboljšana zbog odsutnosti polimera između staklenih dijelova. Naše istraživanje pokazuje da s pravilnim ugradnjom i modifikacijom reljefnih značajki valjanog stakla, zavareni modul može postati dovoljno čvrst da ispuni zahtjeve ispitivanja statičkim opterećenjem."
U prošlosti su istraživači pokušavali brtviti rubove pomoću nanosekundnih lasera i punila od staklene frite, ali rezultati nisu bili povoljni. Krhka priroda zavara učinila ih je neprikladnima za vanjske dizajne modula. Nasuprot tome, femtosekundna laserska tehnologija zavarivanja koju je razvio NREL postiže vrhunsku čvrstoću brtvljenja uz djelić cijene, pružajući snažnu tehnologiju za recikliranje solarnih panela.
Ovo istraživanje podupire Durable Module Materials Alliance, koji je posvećen produljenju vijeka trajanja solarnih panela na 50 godina i više. Uz NREL-ovu inovativnu lasersku tehnologiju, možemo očekivati da ćemo u budućnosti realizirati učinkovitije i ekološki prihvatljivije recikliranje solarnih panela, pridonoseći održivom razvoju obnovljive energije.
