Polymerfolien ersetzen
Forscher des National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Colorado sind dabei, eine Methode zu entwickeln, die das Recycling von Solarmodulen vereinfachen könnte. Sie verwenden Femtosekundenlaser, um Polymerfolien durch Glas-Glas-Schweißnähte zu ersetzen. Diese Technik erleichtert das Recycling, da die Schweißnähte nicht nur die Notwendigkeit von Polymerfolien eliminieren, sondern auch leichter vom Silizium getrennt werden können.
Polymere erschweren das Recycling
Das Material in Solarmodulen kann so sortenrein recycelt werden. „Die meisten Recycler würden zustimmen, dass Polymere das größte Hindernis im Recyclingprozess darstellen“, erklärt David Young, Leiter der Gruppe für hocheffiziente kristalline Photovoltaik im Bereich Chemie und Nanowissenschaften am NREL. Young und sein Team haben das Konzept entwickelt, Laserschweißnähte in Solarmodulen zu verwenden. An dieser Entwicklung war auch das kalifornische Unternehmen Trumpf beteiligt, welches den Femtosekundenlaser produzierte.
Modulgläser am Rand verschweißen
Ein Femtosekundenlaser nutzt einen kurzen Infrarotlichtimpuls, um die Ränder der Modulgläser zu einer starken, luftdichten Versiegelung zu verschmelzen. Forschungen des NREL haben ergeben, dass mit einem Femtosekundenlaser erzeugte Schweißnähte zwischen Glas und Glas mindestens so robust sind wie das Glas selbst. Dies schützt die Solarzellen und macht die bisher verwendeten Polymere überflüssig. “Solange das Glas intakt bleibt, hält auch die Schweißnaht”, erklärte David Young. “Die geschweißten Module müssen ohne die Polymere zwischen den Glasscheiben allerdings steifer sein. Unsere Studien haben bewiesen, dass ein richtig montiertes, geschweißtes Modul mit angepassten geprägten Eigenschaften des gewalzten Glases steif genug ist, um statische Belastungstests zu überstehen.”
Für alle Technologien brauchbar
Die Glasschweißtechnologie ist für alle Arten von Solartechnologien anwendbar – sei es Silizium, Perowskit, Cadmiumtellurid oder andere Dünnschichtmodule. Der Vorteil liegt darin, dass die beim Laserschweißen entstehende Wärme, welche die Halbleiter beschädigen könnte, durch den Laserfokus auf einen kleinen Bereich von nur wenigen Millimetern beschränkt wird.
Bisherige Ansätze waren nicht ausreichend
Forscher beschreiten mit der Verwendung von Femtosekundenlasern einen neuen Weg. Es existieren bereits Methoden zur Kantenversiegelung, beispielsweise mit Nanosekundenlasern und Glasfrittenfüllern. Diese Schweißverbindungen waren jedoch für den praktischen Einsatz zu brüchig. Femtosekundenlaser versprechen eine robustere Lösung zu niedrigeren Kosten.
Lebensdauer der Module verlängern
Laut Young zeigt die Forschung in die richtige Richtung, befindet sich jedoch noch in den Anfangsstadien. Er prognostiziert, dass durch fortgesetzte Forschung die Schweißtechnik zur Kantenversiegelung die Lebensdauer von Solarmodulen auf über 50 Jahre erhöhen könnte, was zusätzlich das Recycling vereinfachen würde. Polymerfolien stellen einen potenziellen Schwachpunkt dar, der die Lebensdauer der Module begrenzen kann.
Quelle: EE
