Nedavno je Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju (NREL), dio američkog Ministarstva energetike, napravila revolucionarni proboj kada je razvila metodologiju dokaza o konceptu dizajniranu da potpuno ukloni polimere iz proizvodnje solarnih panela, što je rezultiralo efikasnijim i ekološki prihvatljivo recikliranje.
Solarni paneli su dugo bili hvaljeni zbog njihove mogućnosti recikliranja. Međutim, tanki plastični slojevi koji se koriste u procesu proizvodnje predstavljaju izazove koji ometaju efikasnu reciklažu vrijednih materijala poput silicija i srebra.
Kako bi riješio ovaj izazov, NREL-ov istraživački tim je zauzeo drugačiji pristup i došao do inovativnog rješenja za implementaciju zavarivanja stakla na staklo direktno u solarnim ćelijama.
Srž ovog rješenja leži u korištenju infracrvene femtosekundne laserske tehnologije. Preciznom kontrolom laserskog pulsa, energija se fokusira na određeno područje solarnog panela u vrlo kratkom vremenskom periodu, stvarajući robustan zavar staklo-staklo. Vrijedi napomenuti da je femtosekundna laserska tehnologija već naširoko korištena u području medicinske očne kirurgije, kao što je operacija katarakte, te je njena sigurnost i pouzdanost u potpunosti potvrđena.
Sa laserskim zavarivanjem, potreba za plastičnim laminatima u solarnim panelima je potpuno eliminisana, čime se u velikoj meri pojednostavljuje proces recikliranja. Na kraju radnog veka panela, ovi moduli napravljeni laserskim zavarivanjem mogu se lako razbiti, staklene i metalne žice u njima mogu se reciklirati bez ikakvih problema, a silikonski materijal se može ponovo koristiti.
David Young, viši naučnik u Efficient Crystalline Photovoltaics Group na NREL-ovom Odsjeku za hemiju i nanonauku, rekao je: "Postoji opći konsenzus među većinom reciklera da su polimeri glavni problem koji ometa proces recikliranja. Pojava naše tehnologije svakako otvara otvorio čitav niz mogućnosti za recikliranje solarnih panela."
Istraživanje je objavljeno u IEEE Journal of Photovoltaics. Istraživački tim ističe da tehnologija laserskog zavarivanja ima širok spektar primenljivosti, ne samo za silicijumske materijale, već i za razne materijale kao što su kalcit i kadmijum telurid. Zbog visoko fokusirane prirode lasera, generirana toplina je ograničena na vrlo mali raspon i ne uzrokuje oštećenje materijala baterije. Istovremeno, čvrstoća zavarenih spojeva unutar stakla je uporediva sa snagom samog stakla, osiguravajući dugoročnu stabilnost i izdržljivost modula.
Young dalje objašnjava: "Sve dok samo staklo nije razbijeno, zavari neće stvarati probleme. Štaviše, tvrdoća zavarenog modula je značajno poboljšana zbog odsustva polimera između staklenih komada. Naše istraživanje pokazuje da uz odgovarajuće ugradnjom i modifikacijom reljefnih karakteristika valjanog stakla, zavareni modul može postati dovoljno čvrst da ispuni zahtjeve ispitivanja statičkog opterećenja."
U prošlosti, istraživači su pokušavali zaptivanje rubova pomoću nanosekundnih lasera i punila od staklene frite, ali rezultati nisu bili povoljni. Krhka priroda zavarenih spojeva učinila ih je neprikladnim za dizajn vanjskih modula. Nasuprot tome, tehnologija femtosekundnog laserskog zavarivanja koju je razvio NREL postiže superiornu čvrstoću zaptivanja uz djelić cijene, pružajući snažnu tehnologiju za recikliranje solarnih panela.
Ovo istraživanje je podržano od strane Saveza materijala za izdržljive module, koji je posvećen produžavanju vijeka trajanja solarnih panela na 50 godina i više. Uz NREL-ovu inovativnu lasersku tehnologiju, možemo očekivati da ćemo u budućnosti ostvariti efikasnije i ekološki prihvatljivije recikliranje solarnih panela, doprinoseći održivom razvoju obnovljive energije.
