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近日，美國(guó)能源部旗下的國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)取得了一項(xiàng)革命性的突破，他們開(kāi)發(fā)了一種概念驗(yàn)證方法，旨在從太陽(yáng)能電池板制造中徹底去除聚合物，從而實(shí)現(xiàn)更高效、更環(huán)保的回收利用。
一直以來(lái)，太陽(yáng)能電池板以其可回收性而備受贊譽(yù)。然而，制造過(guò)程中所使用的薄塑料層卻帶來(lái)了阻礙有效回收硅、銀等寶貴材料的挑戰(zhàn)。
為了解決這一難題，NREL的科研團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，提出了一種直接在太陽(yáng)能電池中實(shí)施玻璃對(duì)玻璃焊接的創(chuàng)新方案。
這一方案的核心在于利用紅外飛秒激光技術(shù)。通過(guò)精準(zhǔn)控制激光脈沖，在極短的時(shí)間內(nèi)將能量聚焦于太陽(yáng)能電池板的特定區(qū)域，形成堅(jiān)固耐用的玻璃對(duì)玻璃焊縫。值得一提的是，飛秒激光技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)療眼科手術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如白內(nèi)障手術(shù)等，其安全性和可靠性得到了充分驗(yàn)證。
通過(guò)激光焊接，太陽(yáng)能電池板中的塑料層壓板需求被徹底消除，從而極大地簡(jiǎn)化了回收過(guò)程。在電池板使用壽命結(jié)束后，這些由激光焊接制成的模塊可以輕松破碎，其中的玻璃和金屬線得以順利回收，而硅材料也可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。
NREL化學(xué)與納米科學(xué)系高效晶體光伏小組的高級(jí)科學(xué)家David Young表示：“大多數(shù)回收者都普遍認(rèn)為，聚合物是導(dǎo)致回收過(guò)程受阻的主要問(wèn)題。我們這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，無(wú)疑為太陽(yáng)能電池板的回收利用帶來(lái)了全新的可能。”
這項(xiàng)研究成果已經(jīng)發(fā)表在IEEE《光伏雜志》(Journal of Photovoltaics)上。研究團(tuán)隊(duì)指出，激光焊接技術(shù)具有廣泛的適用性，不僅適用于硅材料，還可與鈣鈦礦、碲化鎘等多種材料配合使用。由于激光的高度聚焦特性，產(chǎn)生的熱量被限制在極小的范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)電池材料造成損傷。同時(shí)，玻璃內(nèi)部的焊縫強(qiáng)度與玻璃本身相當(dāng)，確保了模塊的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐用性。
Young進(jìn)一步解釋說(shuō)：“只要玻璃本身沒(méi)有破裂，焊縫就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。而且，由于玻璃片之間沒(méi)有了聚合物，焊接模塊的硬度得到了顯著提升。我們的研究表明，通過(guò)適當(dāng)?shù)陌惭b和修改軋玻璃的壓花特征，焊接模塊可以變得足夠堅(jiān)硬，以滿(mǎn)足靜載測(cè)試的要求。”
過(guò)去，研究人員曾嘗試使用納秒激光和玻璃熔塊填料進(jìn)行邊緣密封，但結(jié)果并不理想。焊縫的脆性，使得它們無(wú)法適用于戶(hù)外模塊設(shè)計(jì)。相比之下，NREL開(kāi)發(fā)的飛秒激光焊接技術(shù)，以極低的成本實(shí)現(xiàn)了卓越的密封強(qiáng)度，為太陽(yáng)能電池板的回收利用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
這項(xiàng)研究得到了耐用模塊材料聯(lián)盟的支持，該聯(lián)盟致力于將太陽(yáng)能電池板的使用壽命延長(zhǎng)至50年甚至更久。通過(guò)NREL的創(chuàng)新激光技術(shù)，我們有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更加高效、環(huán)保的太陽(yáng)能電池板回收利用，為可再生能源的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
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