科學家利用微波加熱改善太陽能電池的可回收能力
眾所周知,太陽能對環境是有益的。它沒有直接的溫室氣體排放,而且陽光是一種可再生資源,不太可能很快耗盡。太陽能電池板由太陽能電池組成,通過光伏效應將來自太陽或人造光的光能直接轉化為電能。但是製造太陽能電池板的缺點是,生產太陽能電池非常耗費能源,而且一旦它們的壽命結束,回收它們的方法也很有限。
現在,研究人員可能有一個解決方案。澳大利亞麥考瑞大學的一個團隊已經開發出一種改進的、節省時間的太陽能電池製造工藝,其額外的好處是使它們更容易回收。
矽是太陽能電池中最常用的半導體材料。為了製造太陽能電池板,矽要經過一個叫做退火的熱處理過程,這改變了它的物理特性和性能。退火目前是在一個爐子裡進行的,需要的溫度在1652至2012°F(900至1100°C)之間。
研究人員發現,使用微波輻射來加熱矽的效率幾乎與使用熔爐一樣。微波加熱已經被用於橡膠、陶瓷和木材行業,因為它具有能源效率、加熱速度和均勻性,以及經濟可行性。
微波輻射可以有選擇地加熱矽,使退火過程更快,而且非常節能。此外,微波可以被集中起來,用於選擇性地加熱太陽能電池板的各個部分,使其適合於退火較新的太陽能電池板,這些電池板採用異質結技術,其中晶體矽和非晶體矽交織在一起。
而且,與在加熱過程中積累化學物質的熔爐不同,微波退火過程是非常乾淨的。”污染較少,”該研究的主要作者Binesh Veettil說。”而且整個過程都可以在室溫下進行。”
通過對微波退火的實驗,研究人員發現了一個額外的好處:微波還可以使保護矽板免受潮濕和污染的塑料塗層軟化。這意味著塗層可以被剝離,板上的部件可以重新使用。
Veettil說:”直到現在,把這些廢舊板子扔進垃圾場才算是有經濟意義。因為在回收時,需要粉碎面板,把它們加熱到大約1400℃[2552°F],並用化學品清洗,以去除塑料–這是一個高度耗能的過程。”
研究人員打算進行進一步研究,以優化生產過程。該研究發表在《應用物理學通訊》雜誌上。