Son zamanlarda, ABD Enerji Bakanlığı'nın bir parçası olan Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL), polimerleri güneş panellerinin üretiminden tamamen çıkarmak için tasarlanmış bir kavram kanıtlama metodolojisi geliştirerek devrim niteliğinde bir atılım gerçekleştirdi. çevre dostu geri dönüşüm.
Güneş panelleri geri dönüştürülebilirlikleri nedeniyle uzun süredir övülüyor. Ancak üretim sürecinde kullanılan ince plastik katmanlar, silikon ve gümüş gibi değerli malzemelerin verimli bir şekilde geri dönüştürülmesini engelleyen zorluklar sunmaktadır.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için NREL'in araştırma ekibi farklı bir yaklaşım benimsedi ve camdan cama kaynağın doğrudan güneş pillerinde uygulanmasına yönelik yenilikçi bir çözüm buldu.
Bu çözümün özü kızılötesi femtosaniye lazer teknolojisinin kullanılmasında yatmaktadır. Lazer darbesinin hassas bir şekilde kontrol edilmesiyle enerji, çok kısa bir sürede güneş panelinin belirli bir alanına odaklanarak sağlam bir camdan cama kaynak oluşturulur. Femtosaniye lazer teknolojisinin katarakt ameliyatı gibi tıbbi göz cerrahisi alanında halihazırda yaygın olarak kullanıldığını, güvenliğinin ve güvenilirliğinin tamamen doğrulandığını belirtmekte fayda var.
Lazer kaynak ile güneş panellerinde plastik laminatlara olan ihtiyaç tamamen ortadan kaldırılarak geri dönüşüm süreci büyük ölçüde basitleştirilmiştir. Panelin kullanım ömrü sonunda lazer kaynakla yapılan bu modüller kolaylıkla parçalanabilmekte, içindeki cam ve metal teller sorunsuz bir şekilde geri dönüştürülebilmekte ve silikon malzeme tekrar kullanılabilmektedir.
NREL'in Kimya ve Nanobilim Bölümü'ndeki Verimli Kristal Fotovoltaik Grubu'nda kıdemli bilim insanı olan David Young şunları söyledi: "Çoğu geri dönüşümcü arasında, polimerlerin geri dönüşüm sürecini engelleyen ana sorun olduğu konusunda genel bir fikir birliği var. Teknolojimizin gelişmesi, kesinlikle bunun önünü açıyor. güneş paneli geri dönüşümü için yepyeni olanaklar sunuyor."
Araştırma IEEE Fotovoltaik Dergisi'nde yayınlandı. Araştırma ekibi, lazer kaynak teknolojisinin sadece silikon malzemeler için değil, kalsit ve kadmiyum tellür gibi çeşitli malzemeler için de geniş bir uygulanabilirliğe sahip olduğuna dikkat çekiyor. Lazerin yüksek odaklı yapısı nedeniyle üretilen ısı çok küçük bir aralıkla sınırlıdır ve pil malzemesine zarar vermez. Aynı zamanda, camın içindeki kaynakların mukavemeti, camın kendisiyle karşılaştırılabilir düzeyde olup, modülün uzun vadeli stabilitesini ve dayanıklılığını sağlar.
Young ayrıca şöyle açıklıyor: "Cam kırılmadığı sürece kaynaklar sorun yaratmayacaktır. Ayrıca, cam parçaları arasında polimer bulunmaması nedeniyle kaynaklı modülün sertliği önemli ölçüde iyileşiyor. Araştırmamız, uygun şekilde kullanıldığında şunu gösteriyor: haddelenmiş camın kabartmalı özelliklerinin montajı ve modifikasyonu, kaynaklı modül statik yük testinin gerekliliklerini karşılayacak kadar sert hale gelebilir."
Geçmişte araştırmacılar nanosaniyelik lazerler ve cam frit dolgu maddeleri kullanarak kenar kapatmayı denemişlerdi, ancak sonuçlar olumlu olmadı. Kaynakların kırılgan doğası, onları dış mekan modül tasarımları için uygunsuz hale getirdi. Buna karşılık, NREL tarafından geliştirilen femtosaniye lazer kaynak teknolojisi, maliyetin çok altında üstün sızdırmazlık gücü elde ederek güneş paneli geri dönüşümü için güçlü bir teknoloji sağlıyor.
Bu araştırma, güneş panellerinin ömrünü 50 yıl ve ötesine uzatmaya kendini adamış Dayanıklı Modül Malzemeleri İttifakı tarafından desteklenmektedir. NREL'in yenilikçi lazer teknolojisiyle gelecekte daha verimli ve çevre dostu güneş paneli geri dönüşümünü gerçekleştirmeyi ve yenilenebilir enerjinin sürdürülebilir gelişimine katkıda bulunmayı bekleyebiliriz.
