Mikrowellen treiben die Produktion und das Recycling von Solarzellen voran

14 (Nanowerk-Neuigkeiten) Eine an der Macquarie University erfundene Mikrowellentechnologie wird die Herstellung von Solarzellen verbessern und deren Recycling erleichtern. Bei der Herstellung von Solarmodulen durchläuft Silizium mehrere Hochtemperaturprozesse, die als Tempern bezeichnet werden. Derzeit werden die Zellen in einem Ofen gekocht. Aber in einem Artikel veröffentlicht in Applied Physics Letters („Mikrowellenglühen von Silizium-Solarzellen“) hat ein Team unter der Leitung von Dozent Dr. Binesh Puthen Veettil von der School of Engineering gezeigt, dass das Erhitzen mithilfe von Mikrowellenstrahlung fast genauso effizient ist. Darüber hinaus spart es erheblich Zeit und Energie und bietet weitere Vorteile. Da Mikrowellenstrahlung Silizium selektiv erhitzt, führt dies zu nahezu sofortigen Effekten mit massiven Energieeinsparungen. Dies liegt unter anderem daran, dass der Rest der Verbundplatte aus Glas, Kunststoff und Aluminium weitgehend unberührt bleibt. Und diese Eigenschaft hat zu einem unerwarteten Recyclingvorteil geführt, für den der Konzern ein Patent angemeldet hat.

Vorteile beim Recycling

Unter der Mikrowellenbehandlung erweicht die Kunststoffbeschichtung (Ethylenvinylacetat), die die Silikonplatte vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen schützt, so weit, dass sie mechanisch abgezogen werden kann. Das bedeutet, dass die Platte leicht delaminiert und ihre Komponenten ohne den Einsatz aggressiver Chemikalien wiederverwendet werden können. „Bisher war es wirtschaftlich sinnvoll, die Platten einfach auf der Mülldeponie zu entsorgen“, sagt Dr. Veettil. „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.“

Selektives Glühen

Das Mikrowellenglühen hat mehrere weitere Vorteile. Die Fähigkeit, Mikrowellenstrahlung zu fokussieren, bedeutet, dass die dadurch verursachte Erwärmung selektiv und hochgradig abgestimmt werden kann. Einige der neueren Panels verwenden beispielsweise die sogenannte Heterojunction-Technologie, bei der kristallines und amorphes Silizium ineinander verschachtelt sind. In diesen Zellen ist eine schnellere und gezieltere Ausheilung von großem Vorteil. Die präzise Fokussierung bedeutet auch, dass das Glühen auf bestimmte Teile des Solarmoduls gerichtet werden kann, was es ideal zum Glühen von Solarmodulen mit komplizierteren Innenstrukturen macht, die für spezielle Zwecke hergestellt werden. Und im Gegensatz zu einem Ofen, bei dem alle möglichen chemischen Substanzen von den Wänden abgesondert werden, findet das Mikrowellenglühen in einer sauberen Umgebung statt. „Es gibt also weniger Kontaminationen“, sagt Dr. Veettil. „Und der gesamte Prozess kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden.“

Neue Materialien

In Macquarie laufen mehrere weitere Projekte zu Solarzellen und nachhaltiger Energie. Einer der Co-Autoren des Glühpapiers, außerordentlicher Professor Shujuan Huang, leitet eine Gruppe, die sich mit Mikrowellenglühen in Perowskit-Solarzellen befasst. Perowskiten sind eine Gruppe kristalliner Mineralien mit Halbleitereigenschaften, die künftig für Solarzellen verwendet werden könnten, da sie flexibel, leicht und kostengünstig herzustellen sind. In diesem Fall erzeugte die Mikrowellenstrahlung im Vergleich zu herkömmlichen Glühmethoden effizientere Solarzellen, der Grund ist jedoch unklar. Die aktuelle Arbeit wird teilweise unternommen, um diese Frage zu beantworten.

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• Quelle: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62820.php