Nedávno provedla National Renewable Energy Laboratory (NREL), součást amerického ministerstva energetiky, revoluční průlom, když vyvinula metodologii proof-of-concept navrženou tak, aby zcela odstranila polymery z výroby solárních panelů, což má za následek účinnější a ekologicky šetrná recyklace.
Solární panely jsou již dlouho chváleny pro svou recyklovatelnost. Tenké plastové vrstvy používané ve výrobním procesu však představují výzvy, které brání účinné recyklaci cenných materiálů, jako je křemík a stříbro.
K řešení této výzvy zvolil výzkumný tým NREL jiný přístup a přišel s inovativním řešením implementace svařování sklo-sklo přímo v solárních článcích.
Jádro tohoto řešení spočívá ve využití infračervené technologie femtosekundového laseru. Přesným řízením laserového pulsu se energie ve velmi krátkém čase soustředí na konkrétní oblast solárního panelu, čímž vznikne robustní svar sklo-sklo. Za zmínku stojí, že technologie femtosekundového laseru byla již široce používána v oblasti lékařské oční chirurgie, jako je operace šedého zákalu, a její bezpečnost a spolehlivost byla plně ověřena.
S laserovým svařováním zcela odpadá potřeba plastových laminátů v solárních panelech, čímž se výrazně zjednoduší proces recyklace. Po skončení životnosti panelu lze tyto moduly vyrobené laserovým svařováním snadno rozbít, skleněné a kovové dráty v nich lze bez problémů recyklovat a křemíkový materiál znovu použít.
David Young, vedoucí vědec ve skupině Efficient Crystalline Photovoltaics Group na katedře chemie a nanovědy NREL, řekl: "Mezi většinou recyklátorů panuje všeobecná shoda, že polymery jsou hlavním problémem, který brání procesu recyklace. Příchod naší technologie se jistě otevírá." nabízí zcela novou sadu možností pro recyklaci solárních panelů."
Výzkum byl publikován v časopise IEEE Journal of Photovoltaics. Výzkumný tým poukazuje na to, že technologie laserového svařování má širokou škálu použití, a to nejen pro křemíkové materiály, ale také s různými materiály, jako je kalcit a telurid kadmia. Vzhledem k vysoce zaostřené povaze laseru je generované teplo omezeno na velmi malý rozsah a nezpůsobuje poškození materiálu baterie. Pevnost svarů uvnitř skla je přitom srovnatelná s pevností skla samotného a zajišťuje dlouhodobou stabilitu a odolnost modulu.
Young dále vysvětluje: "Dokud nedojde k rozbití samotného skla, nebudou svary způsobovat problémy. Kromě toho se tvrdost svařovaného modulu výrazně zlepší díky absenci polymeru mezi kusy skla. Náš výzkum ukazuje, že při správném instalací a úpravou reliéfních prvků válcovaného skla může být svařovaný modul dostatečně tvrdý, aby splnil požadavky statického zatížení."
V minulosti se výzkumníci pokoušeli o utěsnění hran pomocí nanosekundových laserů a výplní skleněných frit, ale výsledky nebyly příznivé. Kvůli křehkosti svarů byly nevhodné pro návrhy venkovních modulů. Naproti tomu technologie svařování femtosekundovým laserem vyvinutá společností NREL dosahuje vynikající pevnosti těsnění za zlomek nákladů a poskytuje silnou technologii pro recyklaci solárních panelů.
Tento výzkum je podporován organizací Durable Module Materials Alliance, která se věnuje prodloužení životnosti solárních panelů na 50 let a dále. Díky inovativní laserové technologii NREL můžeme v budoucnu očekávat realizaci efektivnější a ekologičtější recyklace solárních panelů, která přispěje k udržitelnému rozvoji obnovitelné energie.
