更便捷回收太阳能模块的途径

美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员进行了一项概念验证研究，使用飞秒激光器在太阳能模块中形成玻璃对玻璃焊接，可以使太阳能电池板更容易回收利用。

这种焊接可以消除目前太阳能模块中需要层压塑料聚合物薄片的问题，因为这些薄片会增加回收难度。使用激光焊接的太阳能模块在使用寿命结束后可以轻松分解。其中的玻璃和金属导线可以轻松回收利用，硅也可以重新利用。

NREL化学与纳米科学部高效结晶光伏组的高级科学家及小组经理David Young表示：“大多数回收商将确认，聚合物是制约回收过程的主要问题。” 他是一篇新论文的第一作者，该论文详细阐述了激光焊接在太阳能模块中的应用。这篇题为“Towards Polymer-Free, Femto-Second Laser-Welded Glass/Glass Solar Modules”的论文发表在《IEEE Journal of Photovoltaics》上。

该论文的合著者还包括NREL的同事Tim Silverman、Nicholas Irvin和Nick Bosco，以及两名来自加利福尼亚公司Trumpf Inc.的员工，该公司制造了所涉及的飞秒激光器。飞秒激光器使用一束红外光的短脉冲将玻璃熔化在一起，形成强有力的气密封。

由于焊接的热量被限制在距离激光焦点几毫米处，因此这种玻璃焊接可以用于任何类型的太阳能技术——硅、钙钛矿、碲化镉等。

太阳能模块由半导体制成，旨在捕获太阳光谱的特定部分，利用太阳能产生电力。通常，半导体夹在两片玻璃之间，并用聚合物薄片层压在一起。

NREL的研究表明，飞秒激光器玻璃对玻璃焊接实际上与玻璃本身一样坚固。

Young表示：“只要玻璃不破裂，焊缝就不会断裂。” “然而，在玻璃片之间没有聚合物要求焊接模块必须更加坚硬。我们的论文表明，通过适当的安装和对滚动玻璃的凸出特征进行修改，可以使焊接模块变得足够坚硬，以通过静态载荷测试。”

NREL的研究是首次使用飞秒激光器在模块中形成玻璃对玻璃焊接。过去曾尝试过使用纳秒激光和玻璃熔料填料进行不同类型的边缘密封，但焊缝对于户外模块设计来说过于脆弱。飞秒激光器的焊接提供了优越的强度和具有诱人成本的气密性密封。

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，以延长太阳能模块的寿命至50年以上，并使回收更加便利。