Солнечные батареи полезны для окружающей среды, но у них есть недостатки. Они дороги в производстве, и существует ограниченное количество способов их переработки. Но исследователи разработали новую технологию производства, которая может решить обе эти проблемы.
Хорошо известно, что солнечная энергия полезна для окружающей среды. Прямых выбросов парниковых газов нет, а солнечный свет является возобновляемым ресурсом, который вряд ли закончится в ближайшее время.
Солнечные панели состоят из солнечных элементов, которые преобразуют световую энергию солнца или искусственного света непосредственно в электричество посредством фотогальванического эффекта. Но недостатки производства солнечных панелей заключаются в том, что производство солнечных элементов очень энергозатратно, и существует ограниченное количество способов их переработки после того, как они достигли конца срока службы.
Теперь исследователи могли бы решение. Группа ученых из Университета Маккуори в Австралии разработала усовершенствованный, экономящий время процесс изготовления солнечных элементов с дополнительным преимуществом, заключающимся в упрощении их переработки.
Кремний является наиболее распространенным полупроводниковым материалом, используемым в солнечных элементах. Для изготовления солнечных панелей кремний подвергается процессу термической обработки, называемому отжигом, который изменяет его физические свойства и характеристики. В настоящее время отжиг проводится в печи при температуре от 1652 до 2012 °F (от 900 до 1100 °C).
Исследователи обнаружили, что использование микроволнового излучения для нагревания кремния почти так же эффективно, как использование печи. Микроволновый нагрев уже используется в резиновой, керамической и деревообрабатывающей промышленности из-за его энергоэффективности, скорости и равномерности нагрева, а также экономической целесообразности.
Микроволновое излучение выборочно нагревает кремний, делая процесс отжига более быстрым и чрезвычайно энергоэффективным. . Кроме того, микроволны можно сфокусировать и использовать для выборочного нагрева секций солнечной панели, что делает их подходящими для отжига новых солнечных панелей, в которых используется технология гетероперехода, в которой переплетаются кристаллический и аморфный кремний.
И, в отличие от печи, в которой в процессе нагрева накапливаются химические вещества, микроволновый отжиг является чистым.
«Таким образом, меньше загрязнений, — говорит ведущий автор исследования Бинеш Веттил. «И весь процесс можно проводить при комнатной температуре».
В ходе своих экспериментов с микроволновым отжигом исследователи обнаружили дополнительное преимущество: микроволновое воздействие привело к тому, что пластиковое покрытие, защищающее кремниевую пластину от влаги и загрязнения, смягчить. Это означает, что покрытие можно снять, а компоненты пластины использовать повторно.
«До сих пор было экономически целесообразно просто выбрасывать панели на свалку, — сказал Виттил. «В редких случаях, когда они перерабатываются, вы измельчаете панели, нагреваете их примерно до 1 400 °C [2 552 °F] и промываете их химическими веществами для удаления пластика — процесс, требующий высокой энергозатратности».
Исследователи намерены провести дальнейшие исследования для оптимизации производственного процесса.
Исследование опубликовано в журнале Applied Physics Letters.
