太阳能电池对环境有益,但也有缺点。它们的制造成本很高,而且回收它们的方法也很有限。但是研究人员已经开发出一种新的制造技术,可以解决这两个问题。

使用微波提高太阳能电池的生产和可回收性

众所周知,太阳能对环境有益。没有直接的温室气体排放,阳光是一种不太可能很快耗尽的可再生资源。

太阳能电池板由太阳能电池组成,通过光伏效应将来自太阳或人造光的光能直接转化为电能。但制造太阳能电池板的缺点是太阳能电池的生产非常耗能,而且一旦它们达到使用寿命,回收利用的方式有限。

现在,研究人员可能有了解决方案。澳大利亚麦格理大学的一个团队开发了一种改进的、省时的太阳能电池制造工艺,其额外好处是使它们更容易回收。

硅是太阳能电池中最常用的半导体材料。为了制造太阳能电池板,硅要经过称为退火的热处理工艺,这会改变其物理特性和性能。退火目前在熔炉中进行,要求温度在1,652至2,012°F(900至1,100°C)之间。

研究人员发现,使用微波辐射加热硅几乎与使用熔炉一样有效。微波加热因其能源效率、加热速度和均匀性以及经济可行性已被用于橡胶、陶瓷和木材行业。

微波辐射选择性地加热硅,使退火过程更快,并且非常节能。此外,微波可以聚焦并用于选择性地加热太阳能电池板的各个部分,使其有利于对采用异质结技术的新型太阳能电池板进行退火,其中晶体硅和非晶硅交织在一起。

而且,与加热过程中会积聚化学物质的炉子不同,微波退火是干净的。

“因此,污染较少,”该研究的主要作者BineshVeettil说。“而且整个过程都可以在室温下进行。”

通过他们的微波退火实验,研究人员发现了一个额外的好处:微波导致保护硅板免受水分和污染的塑料涂层软化。这意味着可以剥离涂层并重新使用板的组件。

“直到现在,将面板倾倒在垃圾填埋场才具有经济意义,”Veettil说。“在极少数情况下,当它们被回收时,你会压碎面板,将它们加热到大约1,400°C[2,552°F]并用化学药品清洗它们以去除塑料-这是一个非常耗能的过程。”

研究人员打算进行进一步的研究以优化生产过程。