Utiliser des lasers pour prolonger la durée de vie des panneaux solaires jusqu'à 50 ans

Récemment, le National Renewable Energy Laboratory (NREL), qui fait partie du ministère américain de l'Énergie, a réalisé une percée révolutionnaire en développant une méthodologie de validation de principe conçue pour éliminer complètement les polymères de la fabrication de panneaux solaires pour une production plus efficace et plus respectueuse de l'environnement. recyclage.
Les panneaux solaires sont depuis longtemps loués pour leur recyclabilité. Cependant, les fines couches de plastique utilisées dans le processus de fabrication présentent des défis qui entravent le recyclage efficace de matériaux précieux tels que le silicium et l'argent.
Pour relever ce défi, l'équipe de recherche du NREL a adopté une approche différente et a mis au point une solution innovante pour mettre en œuvre le soudage verre à verre directement dans les cellules solaires.
Le cœur de cette solution réside dans l’utilisation de la technologie laser infrarouge femtoseconde. En contrôlant avec précision l'impulsion laser, l'énergie est concentrée sur une zone spécifique du panneau solaire en très peu de temps, créant ainsi une soudure verre-verre robuste. Il convient de mentionner que la technologie du laser femtoseconde a déjà été largement utilisée dans le domaine de la chirurgie oculaire médicale, comme la chirurgie de la cataracte, et que sa sécurité et sa fiabilité ont été pleinement vérifiées.
Grâce au soudage au laser, le besoin de stratifiés plastiques dans les panneaux solaires est complètement éliminé, simplifiant ainsi considérablement le processus de recyclage. À la fin de la durée de vie du panneau, ces modules réalisés par soudage laser peuvent être facilement démontés, les fils de verre et de métal qu'ils contiennent peuvent être recyclés sans problème et le matériau en silicium peut être réutilisé.
David Young, scientifique principal du groupe Efficient Crystalline Photovoltaics du département de chimie et de nanoscience du NREL, a déclaré : « Il existe un consensus général parmi la plupart des recycleurs sur le fait que les polymères sont le principal problème qui entrave le processus de recyclage. L'avènement de notre technologie ouvre certainement un tout nouvel ensemble de possibilités pour le recyclage des panneaux solaires.
La recherche a été publiée dans le IEEE Journal of Photovoltaics. L'équipe de recherche souligne que la technologie de soudage au laser a un large éventail d'applicabilités, non seulement pour les matériaux en silicium, mais également avec une variété de matériaux tels que le chalcogénure et le tellurure de cadmium. En raison de la nature hautement focalisée du laser, la chaleur générée est limitée à une très petite plage et n’endommage pas le matériau de la batterie. Dans le même temps, la résistance des soudures à l’intérieur du verre est comparable à celle du verre lui-même, garantissant ainsi la stabilité et la durabilité à long terme du module.
Young explique en outre : « Tant que le verre lui-même ne se brise pas, les soudures se passeront bien. De plus, la dureté du module soudé est considérablement améliorée en raison de l'absence de polymère entre les morceaux de verre. Nos recherches montrent qu'avec une bonne Après l'installation et la modification des caractéristiques gaufrées du verre laminé, le module soudé peut devenir suffisamment dur pour répondre aux exigences des tests de charge statique.
Dans le passé, des chercheurs ont tenté de sceller les bords à l’aide de lasers nanosecondes et de charges de fritte de verre, mais les résultats n’ont pas été favorables. La nature fragile des soudures les rendait impropres à la conception de modules extérieurs. En revanche, la technologie de soudage laser femtoseconde développée par NREL permet d'obtenir une résistance d'étanchéité supérieure à une fraction du coût, offrant ainsi une technologie performante pour le recyclage des panneaux solaires.
Cette recherche est soutenue par la Durable Module Materials Alliance, qui se consacre à prolonger la durée de vie des panneaux solaires à 50 ans et au-delà. Grâce à la technologie laser innovante de NREL, nous pouvons nous attendre à réaliser à l'avenir un recyclage des panneaux solaires plus efficace et plus respectueux de l'environnement, contribuant ainsi au développement durable des énergies renouvelables.