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突破!利用激光将太阳能电池板寿命延长至50年

来源:OFweek激光网
2024/5/5 9:19:51
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导读:一直以来,太阳能电池板以其可回收性而备受赞誉。然而,制造过程中所使用的薄塑料层却带来了阻碍有效回收硅、银等宝贵材料的挑战。
  近日,美国能源部旗下的国家可再生能源实验室(NREL)取得了一项革命性的突破,他们开发了一种概念验证方法,旨在从太阳能电池板制造中彻底去除聚合物,从而实现更高效、更环保的回收利用。
 
  一直以来,太阳能电池板以其可回收性而备受赞誉。然而,制造过程中所使用的薄塑料层却带来了阻碍有效回收硅、银等宝贵材料的挑战。
 
  为了解决这一难题,NREL的科研团队另辟蹊径,提出了一种直接在太阳能电池中实施玻璃对玻璃焊接的创新方案。
 
  这一方案的核心在于利用红外飞秒激光技术。通过精准控制激光脉冲,在极短的时间内将能量聚焦于太阳能电池板的特定区域,形成坚固耐用的玻璃对玻璃焊缝。值得一提的是,飞秒激光技术已经在医疗眼科手术领域得到了广泛应用,如白内障手术等,其安全性和可靠性得到了充分验证。
 
  通过激光焊接,太阳能电池板中的塑料层压板需求被彻底消除,从而极大地简化了回收过程。在电池板使用寿命结束后,这些由激光焊接制成的模块可以轻松破碎,其中的玻璃和金属线得以顺利回收,而硅材料也可实现重复利用。
 
  NREL化学与纳米科学系高效晶体光伏小组的高级科学家David Young表示:“大多数回收者都普遍认为,聚合物是导致回收过程受阻的主要问题。我们这项技术的出现,无疑为太阳能电池板的回收利用带来了全新的可能。”
 
  这项研究成果已经发表在IEEE《光伏杂志》(Journal of Photovoltaics)上。研究团队指出,激光焊接技术具有广泛的适用性,不仅适用于硅材料,还可与钙钛矿、碲化镉等多种材料配合使用。由于激光的高度聚焦特性,产生的热量被限制在极小的范围内,不会对电池材料造成损伤。同时,玻璃内部的焊缝强度与玻璃本身相当,确保了模块的长期稳定性和耐用性。
 
  Young进一步解释说:“只要玻璃本身没有破裂,焊缝就不会出现问题。而且,由于玻璃片之间没有了聚合物,焊接模块的硬度得到了显著提升。我们的研究表明,通过适当的安装和修改轧玻璃的压花特征,焊接模块可以变得足够坚硬,以满足静载测试的要求。”
 
  过去,研究人员曾尝试使用纳秒激光和玻璃熔块填料进行边缘密封,但结果并不理想。焊缝的脆性,使得它们无法适用于户外模块设计。相比之下,NREL开发的飞秒激光焊接技术,以极低的成本实现了卓越的密封强度,为太阳能电池板的回收利用提供了强有力的技术支撑。
 
  这项研究得到了耐用模块材料联盟的支持,该联盟致力于将太阳能电池板的使用寿命延长至50年甚至更久。通过NREL的创新激光技术,我们有望在未来实现更加高效、环保的太阳能电池板回收利用,为可再生能源的可持续发展贡献力量。

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