I pannelli solari sono altamente riciclabili, ma l’uso di sottili strati di plastica per rivestire le celle può causare problemi nel riciclare efficacemente materiali preziosi come il silicio o l’argento.
Il National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento Energia degli Stati Uniti ha sviluppato una bozza di progetto per ridurre l’uso dei polimeri effettuando saldature dirette vetro-vetro nelle celle solari.
Il metodo si avvale di laser a femtosecondi, un tipo di laser a infrarossi che concentra l’energia in un singolo impulso molto veloce. Il laser crea saldature ermetiche vetro su vetro. I laser a femtosecondi sono attualmente utilizzati nelle procedure mediche oculari, come la chirurgia della cataratta.
Le saldature laser eliminerebbero la necessità di laminati di plastica che rendono più difficile il riciclaggio. Al termine della loro vita utile, i moduli realizzati con le saldature laser possono essere frantumati, i fili di vetro e metallo in essi contenuti riciclati e il silicio riutilizzato.
“La maggior parte delle imprese di riciclaggio confermerà che i polimeri sono il problema principale in termini di inibizione del processo di riciclaggio” ha dichiarato David Young, scienziato senior e responsabile del gruppo High-Efficiency Crystalline Photovoltaics del dipartimento Chemistry and Nanoscience del NREL.
Il NREL ha pubblicato lo studio sulla rivista IEEE Journal of Photovoltaics. Secondo gli autori, il laser è agnostico rispetto ai materiali delle celle e può essere utilizzato, tra gli altri, con silicio, perovskite e tellururo di cadmio, perché il calore del laser altamente focalizzato è confinato in pochi millimetri. Per i ricercatori le saldature all’interno del vetro sono essenzialmente durevoli quanto il vetro stesso.
“Finché il vetro non si rompe, la saldatura non si rompe” ha detto Young. “Tuttavia, non avendo i polimeri tra le lastre di vetro, i moduli saldati devono essere molto più rigidi. Il nostro lavoro ha dimostrato che con un montaggio adeguato e una modifica delle caratteristiche in rilievo del vetro laminato, un modulo saldato può essere reso abbastanza rigido da superare i test di carico statico”.
In passato è stato sperimentato un altro tipo di saldatura dei bordi che utilizzava laser a nanosecondi e un riempimento di vetro fritto, ma le saldature si sono rivelate troppo fragili per l’uso in progetti di moduli all’aperto. Secondo il NREL, le saldature con laser a femtosecondi offrono una resistenza superiore e una sigillatura ermetica a un costo conveniente.
La ricerca è stata condotta dal Durable Module Materials Consortium, che mira a prolungare la vita utile dei pannelli solari fino a 50 anni o oltre.
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