Recientemente, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), parte del Departamento de Energía de EE. UU., logró un avance revolucionario cuando desarrollaron una metodología de prueba de concepto diseñada para eliminar completamente los polímeros de la fabricación de paneles solares, lo que resultó en sistemas más eficientes y reciclaje respetuoso con el medio ambiente.
Los paneles solares han sido elogiados durante mucho tiempo por su reciclabilidad. Sin embargo, las finas capas de plástico utilizadas en el proceso de fabricación presentan desafíos que dificultan el reciclaje eficiente de materiales valiosos como el silicio y la plata.
Para abordar este desafío, el equipo de investigación de NREL adoptó un enfoque diferente y ideó una solución innovadora para implementar la soldadura de vidrio a vidrio directamente en las células solares.
El núcleo de esta solución radica en la utilización de tecnología láser infrarroja de femtosegundo. Al controlar con precisión el pulso del láser, la energía se concentra en un área específica del panel solar en un período de tiempo muy corto, creando una soldadura robusta de vidrio a vidrio. Cabe mencionar que la tecnología láser de femtosegundo ya se ha utilizado ampliamente en el campo de la cirugía ocular médica, como la cirugía de cataratas, y se ha verificado plenamente su seguridad y confiabilidad.
Con la soldadura láser, se elimina por completo la necesidad de laminados plásticos en los paneles solares, simplificando así enormemente el proceso de reciclaje. Al final de la vida útil del panel, estos módulos fabricados mediante soldadura láser se pueden descomponer fácilmente, los alambres de vidrio y metal que contienen se pueden reciclar sin problemas y el material de silicio se puede reutilizar.
David Young, científico senior del Grupo de Fotovoltaica Cristalina Eficiente del Departamento de Química y Nanociencia del NREL, dijo: "Existe un consenso general entre la mayoría de los recicladores de que los polímeros son el principal problema que obstaculiza el proceso de reciclaje. La llegada de nuestra tecnología ciertamente abre un conjunto completamente nuevo de posibilidades para el reciclaje de paneles solares".
La investigación ha sido publicada en el IEEE Journal of Photovoltaics. El equipo de investigación señala que la tecnología de soldadura láser tiene una amplia gama de aplicabilidad, no sólo para materiales de silicio, sino también con una variedad de materiales como la calcita y el telururo de cadmio. Debido a la naturaleza altamente enfocada del láser, el calor generado se limita a un rango muy pequeño y no daña el material de la batería. Al mismo tiempo, la resistencia de las soldaduras dentro del vidrio es comparable a la del vidrio mismo, lo que garantiza la estabilidad y durabilidad del módulo a largo plazo.
Young explica además: "Mientras el vidrio no se rompa, las soldaduras no causarán problemas. Además, la dureza del módulo soldado mejora significativamente debido a la ausencia de polímero entre las piezas de vidrio. Nuestra investigación muestra que con la adecuada instalación y modificación de las características en relieve del vidrio laminado, el módulo soldado puede volverse lo suficientemente duro como para cumplir con los requisitos de las pruebas de carga estática".
En el pasado, los investigadores intentaron sellar los bordes utilizando láseres de nanosegundos y rellenos de frita de vidrio, pero los resultados no han sido favorables. La naturaleza frágil de las soldaduras las hacía inadecuadas para diseños de módulos exteriores. Por el contrario, la tecnología de soldadura láser de femtosegundo desarrollada por NREL logra una resistencia de sellado superior a una fracción del costo, lo que proporciona una tecnología sólida para el reciclaje de paneles solares.
Esta investigación cuenta con el apoyo de Durable Module Materials Alliance, que se dedica a extender la vida útil de los paneles solares a 50 años y más. Con la innovadora tecnología láser de NREL, podemos esperar lograr un reciclaje de paneles solares más eficiente y respetuoso con el medio ambiente en el futuro, contribuyendo al desarrollo sostenible de la energía renovable.
