El uso de láseres de femtosegundos para soldar vidrio con vidrio en módulos solares facilitaría el reciclaje de los paneles, según un estudio de prueba de concepto realizado por investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de Estados Unidos.
Las soldaduras eliminarían la necesidad de láminas de polímero plástico que ahora se laminan en los módulos solares, pero dificultarían su reciclaje. Al final de su vida útil, los módulos fabricados con las soldaduras láser pueden hacerse añicos. Los hilos de vidrio y metal que atraviesan las células solares pueden reciclarse fácilmente y el silicio puede reutilizarse.
"La mayoría de los recicladores confirmarán que los polímeros son el principal problema a la hora de inhibir el proceso de reciclado", afirma David Young, científico principal y director del grupo de Fotovoltaica Cristalina de Alta Eficiencia del departamento de Química y Nanociencia del NREL. Young es el autor principal de un nuevo artículo en el que se describe el uso de soldaduras láser para módulos solares, se ha en el IEEE Journal of Photovoltaics.
Escrito con Tim Silverman, Nicholas Irvin y Nick Bosco, colegas del NREL, el artículo también cuenta entre sus coautores con dos empleados de Trumpf Inc, la empresa californiana que fabricó el láser de femtosegundo en cuestión. El láser de femtosegundo utiliza un breve pulso de luz infrarroja que funde el vidrio para formar un sello hermético y resistente.
La soldadura del vidrio puede utilizarse en cualquier tipo de tecnología solar -silicio, perovskita, teluro de cadmio- porque el calor de la soldadura se limita a unos pocos milímetros del foco del láser.
Los módulos solares están hechos de semiconductores diseñados para captar una porción específica del espectro solar, aprovechando la luz del sol para crear electricidad. Normalmente, los semiconductores se intercalan entre dos láminas de vidrio laminadas con láminas de polímero.
La investigación del NREL demostró que las soldaduras vidrio/vidrio con láser de femtosegundo son esencialmente tan resistentes como el propio vidrio.
"Mientras el vidrio no se rompa, la soldadura tampoco lo hará", afirma. "Sin embargo, al no tener los polímeros entre las láminas de vidrio, los módulos soldados tienen que ser mucho más rígidos. Nuestro trabajo demostró que, con un montaje adecuado y una modificación de las características en relieve del vidrio laminado, un módulo soldado puede hacerse lo suficientemente rígido como para superar las pruebas de carga estática".
La investigación del NREL es la primera en utilizar un láser de femtosegundo para formar soldaduras vidrio/vidrio para su uso en un módulo. En el pasado se probó otro tipo de sellado de bordes con láser de nanosegundos y un relleno de frita de vidrio, pero las soldaduras resultaron demasiado frágiles para su uso en diseños de módulos de exterior. Las soldaduras con láser de femtosegundos ofrecen una resistencia superior con sellado hermético a un coste convincente.
Según Young, se trata de una investigación de "alto riesgo y alta recompensa", pero apunta en la dirección adecuada para prolongar la vida útil de los módulos solares más allá de los 50 años y facilitar su reciclado.
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