Australští vědci vyvinuli novou mikrovlnnou technologii, která by mohla urychlit výrobu solárních článků zlepšením výrobních procesů a usnadněním jejich recyklace.
Vědci z Macquarie University v Sydney vyvinuli mikrovlnnou technologii, o které tvrdí, že zlepší produkci solárních článků. Ale zároveň usnadní jejich recyklaci.
Během výroby solárních panelů prochází křemík několika vysokoteplotními procesy známými jako žíhání. V současné době se buňky vaří v peci. Ale v nedávném článku v Applied Physics Letters tým vedený starším lektorem Bineshem P Veettilem ukázal, že ohřev mikrovlnným zářením je téměř stejně účinný. Přičemž šetří značný čas a energii a nabízí další výhody.
Mikrovlnné záření selektivně zahřívá křemík, což vede k téměř okamžitým účinkům s masivní úsporou energie, uvedli vědci.
„Mikrovlnné žíhání polovodičových součástek nebylo rozsáhle zkoumáno a v průmyslu se využívá jen zřídka, přesto má potenciál výrazně zkrátit čas a náklady spojené s velkoobjemovým zpracováním polovodičů, jako jsou různé procesy ohřevu a žíhání vyžadované ve výrobě fotovoltaických modulů,“ napsali vědci.
Mikrovlnná technologie
Článek popisuje mikrovlnné žíhání křemíkových solárních článků, účinnou pasivaci světlem indukovaných defektů a snížení světlem indukované degradace. Vědci zjistili, že křemíkové solární články se rychle ohřívají v mikrovlnném poli a že efektivní pasivace defektů bór-kyslík lze dosáhnout mikrovlnným zpracováním za méně než dvě sekundy. Zjistili, že mikrovlnné žíhání poskytuje podobné výsledky ve srovnání s rychlým tepelným žíháním.
Použití mikrovlnného záření ponechává zbytek laminovaného panelu ze skla, plastu a hliníku do značné míry nedotčen. Tato vlastnost vedla k neočekávané výhodě recyklace, na kterou má skupina v řízení patent.
Mikrovlnná úprava změkčuje plastový (etylenvinylacetát) povlak, který chrání silikonovou desku před vlhkostí a znečištěním, což umožňuje její mechanické odloupnutí. Desku lze tedy snadno delaminovat a její součásti znovu použít bez použití agresivních chemikálií.
„Až do této chvíle dávalo ekonomický smysl panely jednoduše odkládat na skládku,“ řekl Veettil. „Ve vzácných případech, kdy jsou recyklovány, panely rozdrtíte, zahřejete na teplotu asi 1 400 °C a omyjte je chemikáliemi, abyste odstranili plast. Což je vysoce energeticky náročný proces. Ale nyní, když solární panely, které se začaly instalovat ve velkém počtu asi před 20 až 30 lety, dosluhují a vyřazují se z provozu, vlády požadují, aby se recyklovaly.
Recyklace
Mezi další výhody, které nabízí mikrovlnné žíhání, patří schopnost soustředit se na mikrovlnné záření. Zahřívání, které vyvolává, může být selektivní a vysoce vyladěné. Vědci například poznamenávají, že lépe řízené žíhání je vysoce výhodné u novějších panelů. Ty mají technologii heterojunction, ve které se prokládá krystalický a amorfní křemík.
„Přesné zaměření také znamená, že žíhání lze nasměrovat na konkrétní části solárního panelu, takže je ideální pro žíhání solárních panelů se složitějšími vnitřními strukturami vyrobenými pro speciální účely,“ dodává tým.
Na rozdíl od pece, ve které se ze stěn slévají nejrůznější chemické látky, probíhá mikrovlnné žíhání v čistém prostředí. ,,Takže je méně kontaminace,“ vysvětlil Veettil. A celý proces lze provést při pokojové teplotě.“
V Macquarie probíhá několik dalších projektů zahrnujících solární články a udržitelnou energii. Jeden ze spoluautorů článku o žíhání, Shujuan Huang, vede skupinu zkoumající mikrovlnné žíhání v perovskitových solárních článcích. V tomto případě mikrovlnné záření produkovalo účinnější solární články ve srovnání s konvenčními metodami žíhání, ale důvod není jasný. Vědci se v současné době snaží tuto záhadu vyřešit.
Veettilův výzkum ve spolupráci se školou fotovoltaiky na Univerzitě Nového Jižního Walesu v Sydney se zahájil s financováním z Australského centra pro pokročilou fotovoltaiku a dále se podporoval australskou vládou prostřednictvím Australské agentury pro obnovitelné zdroje energie.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
