Le microonde promuovono la produzione e il riciclaggio di celle solari

Le microonde promuovono la produzione e il riciclaggio di celle solari

Timestamp: 14 aprile 2023 9:17
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14 aprile 2023 (Notizie Nanowerk) Una tecnologia a microonde inventata alla Macquarie University migliorerà la produzione di celle solari e ne renderà più facile il riciclo. Durante la fabbricazione dei pannelli solari, il silicio passa attraverso diversi processi ad alta temperatura noti come ricottura. Attualmente le cellule vengono cotte in forno. Ma in un articolo pubblicato nel Applied Physics Letters (“Ricottura a microonde di celle solari in silicio”), un team guidato dal docente senior Dr. Binesh Puthen Veettil della Facoltà di Ingegneria ha dimostrato che il riscaldamento utilizzando le radiazioni a microonde è quasi altrettanto efficiente. Inoltre, consente un notevole risparmio di tempo ed energia e presenta altri vantaggi. Poiché la radiazione a microonde riscalda selettivamente il silicio, porta a effetti quasi istantanei con enormi risparmi di energia. Ciò è in parte dovuto al fatto che il resto del pannello laminato di vetro, plastica e alluminio rimane in gran parte inalterato. E quella proprietà che ha portato a un inaspettato vantaggio di riciclaggio per il quale il gruppo ha un brevetto in attesa.

Benefici del riciclaggio

Durante il trattamento a microonde, il rivestimento in plastica (etilene vinil acetato) che protegge la piastra in silicio dall'umidità e dalla contaminazione si ammorbidisce al punto da poter essere rimosso meccanicamente. Ciò significa che la piastra può essere facilmente delaminata e i suoi componenti riutilizzati senza l'impiego di sostanze chimiche aggressive. "Fino ad ora era logico, dal punto di vista economico, gettare i pannelli semplicemente in discarica", afferma il dott. Veettil. “Nei rari casi in cui vengono riciclati, i pannelli vengono frantumati, riscaldati a circa 1400 °C e lavati con prodotti chimici per rimuovere la plastica: un processo ad alto dispendio energetico. Ma ora, mentre i pannelli solari che iniziarono ad essere installati in gran numero circa 20-30 anni fa stanno raggiungendo la fine della loro vita e vengono smantellati, i governi chiedono che siano riciclati”.

Ricottura selettiva

La ricottura a microonde presenta molti altri vantaggi. La capacità di focalizzare la radiazione a microonde significa che il riscaldamento che induce può essere selettivo e altamente sintonizzato. Alcuni dei pannelli più recenti, ad esempio, utilizzano la cosiddetta tecnologia dell'eterogiunzione, in cui il silicio cristallino e amorfo sono intercalati. In queste celle, una ricottura più rapida e meglio direzionata è estremamente vantaggiosa. Una messa a fuoco precisa significa anche che la ricottura può essere diretta a parti specifiche del pannello solare, rendendolo ideale per la ricottura di pannelli solari con strutture interne più complesse fabbricate per scopi speciali. E, a differenza di un forno, dove dalle pareti si staccano tutti i tipi di sostanze chimiche, la ricottura a microonde avviene in un ambiente pulito. “Quindi c’è meno contaminazione”, afferma il dottor Veettil. "E l'intero processo può essere intrapreso a temperatura ambiente."

Nuovi materiali

Ci sono molti altri progetti che coinvolgono celle solari ed energia sostenibile in corso a Macquarie. Uno dei coautori dell’articolo sulla ricottura, il professore associato Shujuan Huang, guida un gruppo che studia la ricottura a microonde nelle celle solari di perovskite. Perovskiti sono un gruppo di minerali cristallini con proprietà semiconduttori che potrebbero, in futuro, essere utilizzati per le celle solari perché sono flessibili, leggeri ed economici da produrre. In questo caso, la radiazione a microonde ha prodotto celle solari più efficienti rispetto ai metodi di ricottura convenzionali, ma il motivo non è chiaro. Il lavoro attuale viene intrapreso in parte per rispondere a questa domanda.

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