利用激光提高太阳能电池板的可回收性

美国能源部的国家可再生能源实验室（NREL）开发了一种概念验证，通过在太阳能电池中进行直接玻璃对玻璃焊接来帮助减少聚合物的使用。

该方法利用飞秒激光，这是一种红外激光，通过单个激光脉冲在非常短的时间尺度上聚焦能量。激光产生密封的玻璃对玻璃焊缝。飞秒激光目前用于白内障手术等医学眼科手术。

激光焊接将消除对塑料层压板的需求，这使得回收更加困难。在其使用寿命结束时，用激光焊接制成的模块可以破碎，其中的玻璃和金属线可以回收利用，硅可以重复使用。

“大多数回收商会确认聚合物是抑制回收过程的主要问题，”NREL化学和纳米科学系高效晶体光伏小组的高级科学家兼小组经理David Young说。

NREL在IEEE光伏杂志上发表了这项研究。作者说，这种激光器与细胞材料无关，能够与硅、钙钛矿和碲化镉等一起使用，因为来自高度聚焦激光的热量被限制在几毫米以内。研究人员表示，玻璃内部的焊缝基本上与玻璃本身一样耐用。

“只要玻璃不破裂，焊缝就不会破裂，”Young说。“然而，玻璃板之间没有聚合物，需要焊接模块更硬。我们的论文表明，通过正确安装和对轧制玻璃的压花特征进行修改，焊接模块可以做得足够硬，以通过静态载荷测试。

过去曾尝试过使用纳秒激光和玻璃熔块填料的不同类型的边缘密封，但事实证明焊缝太脆，不适合用于户外模块设计。NREL表示，飞秒激光焊接以极具吸引力的成本提供卓越的强度和气密密封。

该研究是通过耐用模块材料联盟进行的，该联盟的目标是将太阳能电池板的使用寿命延长至50年或更长时间。