Eine neue Mikrowellentechnologie kann das Recycling von Solarzellen erleichtern

WangAnQi/iStock

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Als erneuerbare Energiequelle liegt Solarenergie im Trend. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen wie Kohle ist Solarenergie sauber und emissionsfrei. Obwohl es gut für die Umwelt ist, hat es einige Nachteile. Es ist nicht ganz kosteneffizient und wir brauchen bessere Möglichkeiten, es zu recyceln.

Aber jetzt erfahren wir, dass Forscher in Sydney möglicherweise einen Weg gefunden haben, dieses Problem anzugehen.

Ein Solarpanel besteht aus einer Schicht Siliziumzellen. Silizium, das als Leiter und Isolator für Sonnenkollektoren fungiert, ist nach Sauerstoff das am zweithäufigsten vorkommende Material auf dem Planeten. Das in Solarmodulen enthaltene Silizium wird stark verarbeitet und durchläuft ein Temperverfahren. Dieses Wärmebehandlungsverfahren dient dazu, die Flexibilität eines Materials zu erhöhen und seine Härte zu verringern.

Derzeit erfolgt das Glühen in einem Ofen mit einer hohen Temperatur zwischen 900 und 1100 °C (1652 und 2012 °F). In einem diese Woche veröffentlichten Artikel hat ein Team gezeigt, dass das Erhitzen von Siliziumsolarzellen mithilfe von Mikrowellenstrahlung fast so effizient ist wie die Verwendung eines Ofens. Ersteres ist jedoch gegenüber vielen anderen Vorteilen zeitsparend und energieeffizient.

In einer von der Macquarie University veröffentlichten Erklärung erklären die Forscher, dass Mikrowellenstrahlung Silizium selektiv erhitzt und die laminierte Platte aus Glas, Aluminium und Kunststoff weitgehend unberührt lässt. Dies hat einen erheblichen Recyclingvorteil.

Durch die Behandlung wird die Kunststoffbeschichtung, die die Silikonplatte vor Verschmutzung und Feuchtigkeit schützt, aufgeweicht und kann so mechanisch abgezogen werden. Die Waage lässt sich dann leicht delaminieren und ihre Komponenten können ohne aggressive Chemikalien wiederverwendet werden.

Macquarie Universität

„Bisher war es wirtschaftlich sinnvoll, die Platten einfach auf der Mülldeponie zu entsorgen“, sagt Dr. Binesh Puthen Veettil, Studienleiter und Dozent der School of Engineering der Macquarie University. „In den seltenen Fällen, in denen sie recycelt werden, zerkleinert man die Platten, erhitzt sie auf etwa 1400 °C und wäscht sie mit Chemikalien, um den Kunststoff zu entfernen – ein äußerst energieintensiver Prozess. Aber jetzt, da die Solarpaneele, die vor etwa 20 bis 30 Jahren in großer Zahl installiert wurden, das Ende ihrer Lebensdauer erreichen und außer Betrieb genommen werden, fordern die Regierungen, dass sie recycelt werden.“

Mikrowellenerwärmung ist eine wirtschaftlich sinnvolle, schnelle und energiesparende Option, die in der Gummi-, Holz- und Keramikindustrie häufig eingesetzt wird.

Die in Zusammenarbeit mit der School of Photovoltaics der UNSW Sydney durchgeführte Forschung wurde vom Australian Centre for Advanced Photovoltaics finanziert und wird von der australischen Regierung unterstützt.

Studienzusammenfassung:

Das Mikrowellenglühen von Halbleiterbauelementen wurde nicht umfassend erforscht. Es wird in der Industrie selten eingesetzt, hat jedoch das Potenzial, den Zeit- und Kostenaufwand für die Verarbeitung großvolumiger Halbleiter, wie beispielsweise die verschiedenen Heiz- und Glühprozesse, die bei der Herstellung von Photovoltaikmodulen erforderlich sind, erheblich zu reduzieren. In diesem Artikel beschreiben wir das Mikrowellenglühen von Siliziumsolarzellen, die effektive Passivierung lichtinduzierter Defekte und eine Verringerung der lichtinduzierten Verschlechterung. Wir stellen fest, dass Siliziumsolarzellen in einem Mikrowellenfeld schnell erhitzt werden und dass eine wirksame Passivierung von B-O-Defekten durch Mikrowellenverarbeitung in weniger als 2 s erreicht werden kann. Das Mikrowellenglühen liefert ähnliche Ergebnisse wie das schnelle thermische Glühen.

Die Autoren danken der ACAP für die Finanzierung dieser Arbeit. Dieses Programm wurde von der australischen Regierung über die Australian Renewable Energy Agency (ARENA) unterstützt. Die australische Regierung übernimmt keine Verantwortung für die hier geäußerten Ansichten, Informationen oder Ratschläge.