Солнечные элементы полезны для окружающей среды, но у них есть недостатки. Они дороги в изготовлении, и есть не так много способов их переработки. Но исследователи разработали новую технику производства, которая может решить обе эти проблемы.
Проблемы солнечных батарей
Хорошо известно, что солнечная энергия полезна для окружающей среды. Ее производство не генерирует выбросов парниковых газов, а солнечный свет является возобновляемым ресурсом, который вряд ли иссякнет в ближайшие миллионы лет.
Солнечные батареи состоят из солнечных элементов, которые преобразуют световую энергию солнца или искусственного света непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта.
Недостатки солнечных батарей заключаются в том, что производство солнечных элементов является очень энергоемким. Кроме того, существует мало способов их утилизации после того, как они ломаются или достигают конца срока службы.
Команда из австралийского университета Маккуори разработала усовершенствованный и быстрый процесс изготовления солнечных элементов, который также упрощает их переработку.
Как это работает?
Кремний - наиболее распространенный полупроводниковый материал, используемый в солнечных элементах. Для изготовления солнечных панелей кремний подвергается процессу термообработки, называемому отжигом, который изменяет его физические свойства и рабочие характеристики. В настоящее время отжиг проводят в печи при температурах от 900 до 1100 градусов Цельсия.
Исследователи обнаружили, что использование микроволнового излучения для нагрева кремния почти так же эффективно, как и использование печи. Микроволновый нагрев уже используется в резиновой, керамической и деревообрабатывающей промышленности благодаря его энергоэффективности, скорости и равномерности нагрева, а также экономической выгоды.
Микроволновое излучение избирательно нагревает кремний, делая процесс отжига более быстрым и чрезвычайно энергоэффективным. Кроме того, микроволны могут быть сфокусированы и использованы для селективного нагрева секций солнечной панели, что делает их полезными для отжига новых солнечных панелей, которые используют гетеродинную технологию, где кристаллический и аморфный кремний переплетены.
Кроме того, в отличие от печи, которая накапливает химические вещества во время процесса нагрева, микроволновый отжиг является чистым.
В ходе экспериментов с микроволновым отжигом исследователи обнаружили дополнительную пользу: микроволны размягчают пластиковое покрытие, которое защищает кремниевую пластину от влаги и загрязнения. Это означает, что покрытие может быть легко снято, а компоненты пластины могут быть использованы повторно. До сих пор удаление пластика при переработке панелей производилось путем его сжигания и обработки химикатами.
Теперь ученые намерены провести ряд дальнейших исследований для оптимизации производственного процесса.
Исследование опубликовано в журнале Applied Physics Letters.
