Ολλανδοί ερευνητές ανέπτυξαν μια διαδικασία ανακύκλωσης υποβοηθούμενη από λέιζερ νανοδευτερολέπτου (LARS), η οποία ανοίγει τα φωτοβολταϊκά πλαίσια πυριτίου ενώ ταυτόχρονα αφαιρεί την αντιανακλαστική τους επίστρωση, ανακτώντας πυρίτιο με καθαρότητα έως και 99,998% σε εργαστηριακές δοκιμές
Ερευνητές στον Ολλανδικό Οργανισμό Εφαρμοσμένης Επιστημονικής Έρευνας (TNO) παρουσίασαν μια διαδικασία ανακύκλωσης υποβοηθούμενη από λέιζερ νανοδευτερολέπτου, γνωστή ως LARS, σχεδιασμένη να ανοίγει φωτοβολταϊκά πλαίσια πυριτίου, διατηρώντας παράλληλα τα υψηλής αξίας κλάσματα πυριτίου και αργύρου για ανάκτηση.
Οι συμβατικές μέθοδοι ανακύκλωσης, όπως ο τεμαχισμός, ανακτούν αποτελεσματικά υλικά χύδην όπως γυαλί και αλουμίνιο, αλλά τείνουν να θρυμματίζουν ή να μολύνουν τα μικρότερα, υψηλότερης αξίας κλάσματα πυριτίου και αργύρου, τα οποία, σύμφωνα με τους ερευνητές, αποτελούν μόνο ένα μικρό μέρος της μάζας ενός πλαισίου, αλλά το μεγαλύτερο μέρος της ανακτήσιμης αξίας του.
Η διαδικασία LARS, αντίθετα, ακτινοβολεί το πλαίσιο μέσω των διαφανών εμπρόσθιων στρωμάτων του χρησιμοποιώντας πράσινους (532 nm) ή εγγύς υπέρυθρους (1064 nm) παλμούς λέιζερ νανοδευτερολέπτου, στοχεύοντας απευθείας την επιφάνεια του κυττάρου πυριτίου.
Οι επιστήμονες του TNO δήλωσαν ότι αυτό αποδυναμώνει τον δεσμό μεταξύ του κυττάρου και του υλικού εγκιβωτισμού του και ταυτόχρονα αφαιρεί την αντιανακλαστική επίστρωση SiNₓ του πλαισίου, αποφεύγοντας έτσι το ειδικό στάδιο χάραξης SiNₓ με βάση το HF που απαιτείται σε ορισμένες μεταγενέστερες διαδικασίες ανάκτησης.
Οι ερευνητές συνέκριναν τα δύο μήκη κύματος χρησιμοποιώντας ανάλυση κατωφλίου αφαίρεσης υλικού και διαπίστωσαν ότι τα πράσινα λέιζερ απαιτούσαν περίπου τη μισή ενεργειακή πυκνότητα των εγγύς υπέρυθρων λέιζερ για την επίτευξη αποκόλλησης, καθιστώντας την επεξεργασία με πράσινο λέιζερ πιο ενεργειακά αποδοτική.
Ωστόσο, ανέφεραν ότι η βελτιστοποιημένη επεξεργασία με εγγύς υπέρυθρο περιόρισε σημαντικά αυτή τη διαφορά και σημείωσαν ότι οι πηγές λέιζερ εγγύς υπέρυθρου είναι δύο έως τρεις φορές φθηνότερες από τις πράσινες πηγές, καθιστώντας το εγγύς υπέρυθρο δυνητικά πιο ελκυστικό από άποψη κεφαλαιουχικού κόστους για δεδομένη δυναμικότητα επεξεργασίας.
Μετά την επεξεργασία με λέιζερ και ένα επακόλουθο στάδιο υγροχημικού καθαρισμού, οι ερευνητές πέτυχαν καθαρότητα πυριτίου έως και 99,998%, με απόδοση ανάκτησης 97%, και καθαρότητα αργύρου 99,7%, επίσης με απόδοση 97%, σύμφωνα με τους ερευνητές του TNO.
Περιέγραψαν αυτά τα αποτελέσματα ως απόδειξη της αρχής λειτουργίας, σημειώνοντας ότι οι διαδικασίες ανάκτησης επιδείχθηκαν σε εργαστηριακή κλίμακα και δεν έχουν ακόμη βελτιστοποιηθεί για βιομηχανική εφαρμογή.
Η διαδικασία έχει δοκιμαστεί σε πολλαπλές εμπορικές αρχιτεκτονικές πλαισίων, συμπεριλαμβανομένων των παθητικοποιημένου εκπομπού και οπίσθιας κυψέλης (PERC), παθητικοποιημένης επαφής οξειδίου σήραγγας (TOPCon), πεδίου οπίσθιας επιφάνειας αλουμινίου (Al-BSF), σχεδίων με πολυμερές εμπρόσθιο φύλλο και σχεδίων με οπίσθια επαφή με αλληλοδιαπλεκόμενα ηλεκτρόδια (IBC).
Το TNO έχει δηλώσει ξεχωριστά ότι η τεχνολογία έχει περάσει πέρα από την εξερευνητική της φάση μετά από τρία χρόνια εργασίας, με τις προσπάθειες να επικεντρώνονται πλέον στην κλιμάκωση της διαδικασίας προς την ενσωμάτωσή της σε βιομηχανικές αλυσίδες ανακύκλωσης.
Η Mirjam Theelen, η ερευνήτρια του TNO που ηγήθηκε του ερευνητικού έργου, δήλωσε ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να ξεκλειδώσει σημαντική αξία από μια αυξανόμενη ροή φωτοβολταϊκών πάνελ που φτάνουν στο τέλος του κύκλου ζωής τους. Δεν έχει ακόμη κατονομαστεί κάποιος εμπορικός εταίρος ανακύκλωσης.
Η έρευνα έρχεται καθώς η Ευρωπαϊκή Ένωση αντιμετωπίζει έναν ταχέως αυξανόμενο όγκο αποβλήτων φωτοβολταϊκών
Μια μελέτη του 2025 από το Κοινό Κέντρο Ερευνών της Ευρωπαϊκής Επιτροπής (Joint Research Centre) εκτίμησε ότι οι σωρευτικοί όγκοι αποβλήτων φωτοβολταϊκών στα 27 κράτη μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης θα ανέλθουν σε 6 εκατομμύρια μετρικούς τόνους (MT) έως 13 εκατομμύρια MT έως το 2040, αυξανόμενοι σε 21 εκατομμύρια MT έως 35 εκατομμύρια MT έως το 2050, με την αξία των πλήρως ανακτημένων υλικών να μπορεί να φτάσει δεκάδες δισεκατομμύρια ευρώ μέχρι τα μέσα του αιώνα.
Η προσέγγιση του TNO που βασίζεται σε λέιζερ είναι μία από αρκετές που βρίσκονται υπό ανάπτυξη και στοχεύουν στην ανακύκλωση φωτοβολταϊκών υψηλότερης αξίας.
Τον Μάιο, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια δημοσίευσαν μια ξεχωριστή μέθοδο λέιζερ υπέρυθρης ακτινοβολίας συνεχούς κύματος για την αφαίρεση των οπίσθιων φύλλων από φωτοβολταϊκά πλαίσια που έχουν φτάσει στο τέλος του κύκλου ζωής τους, χωρίς να προκαλούνται ζημιές στο γυαλί ή στη γκοφρέτα πυριτίου, ενώ το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ έχει διερευνήσει ξεχωριστά τη συγκόλληση με λέιζερ femtosecond για την εξάλειψη των πολυμερών ελασμάτων που εξαρχής περιπλέκουν την ανακύκλωση.
Συνολικά, οι προσεγγίσεις αυτές καταδεικνύουν τη συνεχιζόμενη έρευνα για διαδρομές ανακύκλωσης σχεδιασμένες να διατηρούν το πυρίτιο, το γυαλί και τη μεταλλοποίηση σε λιγότερο κατακερματισμένες ροές σε σχέση με τις συμβατικές μεθόδους τεμαχισμού.
Οι επιστήμονες του TNO περιέγραψαν τη μέθοδό τους στη μελέτη «LARS: Laser Assisted Recycling of Solar Modules», η οποία δημοσιεύθηκε αυτόν τον μήνα στο πλαίσιο των πρακτικών του συνεδρίου SiliconPV.
Τα ευρήματα παρουσιάστηκαν αρχικά στο 16ο Διεθνές Συνέδριο για τα Φωτοβολταϊκά Κρυσταλλικού Πυριτίου (SiliconPV 2026), που πραγματοποιήθηκε τον Απρίλιο στην Άγκυρα της Τουρκίας.
www.worldenergynews.gr
