概念验证研究揭示了更容易回收太阳能组件的途径

根据美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)研究人员进行的一项概念验证研究，使用飞秒激光器形成太阳能模块的玻璃与玻璃焊接将使面板更容易回收。

这些焊接将消除对塑料聚合物片的需求，塑料聚合物片现在被层压到太阳能模块中，但使回收变得更加困难。在使用寿命结束时，用激光焊接制成的模块可能会破碎。穿过太阳能电池的玻璃和金属线可以轻松回收，硅也可以重复使用。

NREL化学和纳米科学部门高效晶体光伏小组的高级科学家兼小组经理DavidYoung表示：“大多数回收商都会确认，聚合物是阻碍回收过程的主要问题。”Young是一篇新论文的主要作者，该论文概述了激光焊接在太阳能模块中的应用。

这篇论文是与NREL同事蒂姆·西尔弗曼(TimSilverman)、尼古拉斯·欧文(NicholasIrvin)和尼克·博斯科(NickBosco)共同撰写的，合著者还有通快公司(TrumpfInc.)的两名员工，该公司是一家制造飞秒激光器的加州公司。飞秒激光使用短红外光脉冲将玻璃熔化在一起，形成坚固的气密密封。

玻璃焊缝可用于任何类型的太阳能技术——硅、钙钛矿、碲化镉——因为焊缝的热量被限制在距激光焦点几毫米的范围内。

太阳能模块由半导体制成，旨在捕获太阳光谱的特定部分，利用阳光发电。通常，半导体夹在与聚合物片层压在一起的两片玻璃之间。

NREL的研究表明，飞秒激光、玻璃/玻璃焊缝本质上与玻璃本身一样坚固。

“只要玻璃不破裂，焊缝就不会破裂，”他说。“然而，玻璃板之间没有聚合物要求焊接模块更加坚硬。我们的论文表明，通过正确的安装和对压延玻璃压花特征的修改，焊接模块可以变得足够坚硬以通过静电负载测试。”

NREL的研究首次使用飞秒激光器来形成用于模块的玻璃/玻璃焊缝。过去尝试过使用纳秒激光器和玻璃料填充物的不同类型的边缘密封，但事实证明焊缝太脆，不适合用于室外模块设计。飞秒激光焊接以令人信服的成本提供卓越的强度和气密密封。

Young表示，这项研究“绝对是高风险、高回报”，但指出了进一步研究的方向，将太阳能电池组件的寿命延长至50年以上，并更容易回收。