Baru-baru ini, Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL), bagian dari Departemen Energi AS, membuat terobosan revolusioner ketika mereka mengembangkan metodologi pembuktian konsep yang dirancang untuk menghilangkan polimer sepenuhnya dari pembuatan panel surya, sehingga menghasilkan panel surya yang lebih efisien dan efisien. daur ulang yang ramah lingkungan.
Panel surya telah lama dipuji karena kemampuan daur ulangnya. Namun, lapisan plastik tipis yang digunakan dalam proses pembuatannya menghadirkan tantangan yang menghambat efisiensi daur ulang bahan berharga seperti silikon dan perak.
Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti NREL telah mengambil pendekatan berbeda dan menghasilkan solusi inovatif dengan menerapkan pengelasan kaca-ke-kaca secara langsung pada sel surya.
Inti dari solusi ini terletak pada pemanfaatan teknologi laser femtosecond inframerah. Dengan mengontrol pulsa laser secara tepat, energi difokuskan pada area tertentu pada panel surya dalam waktu yang sangat singkat, sehingga menciptakan pengelasan kaca-ke-kaca yang kuat. Perlu disebutkan bahwa teknologi laser femtosecond telah banyak digunakan di bidang bedah mata medis, seperti operasi katarak, dan keamanan serta keandalannya telah diverifikasi sepenuhnya.
Dengan pengelasan laser, kebutuhan akan laminasi plastik pada panel surya sepenuhnya dihilangkan, sehingga sangat menyederhanakan proses daur ulang. Di akhir masa pakai panel, modul yang dibuat dengan pengelasan laser ini dapat dengan mudah dipecah, kabel kaca dan logam di dalamnya dapat didaur ulang tanpa masalah, dan bahan silikon dapat digunakan kembali.
David Young, ilmuwan senior di Efficient Crystalline Photovoltaics Group di Departemen Kimia dan Nanosains NREL, mengatakan, "Ada konsensus umum di antara sebagian besar pendaur ulang bahwa polimer adalah masalah utama yang menghambat proses daur ulang. Munculnya teknologi kami tentu membuka peluang menemukan serangkaian kemungkinan baru untuk daur ulang panel surya."
Penelitian ini telah dipublikasikan di IEEE Journal of Photovoltaics. Tim peneliti menunjukkan bahwa teknologi pengelasan laser memiliki penerapan yang luas, tidak hanya untuk bahan silikon, tetapi juga dengan berbagai bahan seperti kalsit dan kadmium telurida. Karena sifat laser yang sangat terfokus, panas yang dihasilkan terbatas pada rentang yang sangat kecil dan tidak menyebabkan kerusakan pada bahan baterai. Pada saat yang sama, kekuatan las di dalam kaca sebanding dengan kaca itu sendiri, sehingga menjamin stabilitas jangka panjang dan daya tahan modul.
Young lebih lanjut menjelaskan, “Selama kacanya tidak pecah, pengelasan tidak akan menimbulkan masalah. Terlebih lagi, kekerasan modul yang dilas meningkat secara signifikan karena tidak adanya polimer di antara potongan-potongan kaca. Penelitian kami menunjukkan bahwa dengan tepat pemasangan dan modifikasi fitur timbul dari kaca yang digulung, modul yang dilas dapat menjadi cukup keras untuk memenuhi persyaratan pengujian beban statis."
Di masa lalu, para peneliti telah mencoba penyegelan tepi menggunakan laser nanodetik dan pengisi kaca frit, namun hasilnya belum memuaskan. Sifat las yang rapuh membuatnya tidak cocok untuk desain modul luar ruangan. Sebaliknya, teknologi pengelasan laser femtosecond yang dikembangkan oleh NREL mencapai kekuatan penyegelan yang unggul dengan biaya yang lebih murah, sehingga memberikan teknologi yang kuat untuk daur ulang panel surya.
Penelitian ini didukung oleh Aliansi Bahan Modul Tahan Lama, yang berdedikasi untuk memperpanjang umur panel surya hingga 50 tahun atau lebih. Dengan teknologi laser inovatif NREL, kita dapat mewujudkan daur ulang panel surya yang lebih efisien dan ramah lingkungan di masa depan, sehingga berkontribusi terhadap pengembangan energi terbarukan yang berkelanjutan.
