新しいマイクロ波技術により太陽電池のリサイクルが容易になる

王安斉/iStock

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再生可能エネルギー源として、太陽光発電がトレンドになっています。 石炭などの化石燃料とは異なり、太陽光発電はクリーンで排出物がありません。 環境にとっては良いことですが、いくつかの欠点もあります。 完全に費用効率が高いわけではないので、より良いリサイクル方法が必要です。

しかし今、シドニーの研究者たちがこの問題に取り組む方法を見つけた可能性があることがわかってきました。

ソーラーパネルはシリコンセルの層で構成されています。 シリコンは、ソーラーパネルの導体および絶縁体として機能し、酸素に次いで地球上で2番目に豊富に存在する物質です。 ソーラーパネルに含まれるシリコンは高度に加工され、アニーリングが行われます。 この熱処理プロセスは、材料の柔軟性を高め、硬度を下げるために使用されます。

現在、アニーリングは 1652 ～ 2012 °F (900 ～ 1100 °C) の範囲の高温の炉で行われています。 今週発表された論文の中で、研究チームは、マイクロ波放射を使用してシリコン太陽電池を加熱することは、炉を使用するのとほぼ同じくらい効率的であることを示した。 ただし、前者は他の多くの利点に比べて、時間の節約とエネルギー効率の向上に優れています。

マッコーリー大学が発表した声明の中で研究者らは、マイクロ波放射がシリコンを選択的に加熱し、ガラス、アルミニウム、プラスチックの積層パネルにはほとんど影響を与えないと説明している。 これにはリサイクル上の大きな利点があります。

処理中、シリコンプレートを汚染や湿気から保護するプラスチックコーティングが軟化するため、機械的に剥がすことができます。 スケールは簡単に剥離でき、そのコンポーネントは強力な化学薬品を使用せずに再利用できます。

マッコーリー大学

「これまでは、パネルを埋め立て地に捨てることだけが経済的に合理的でした」とマッコーリー大学工学部の研究代表者で上級講師のビネシュ・プーセン・ヴェッティル博士は言う。 「まれに、リサイクルされる場合、パネルを粉砕し、約 1400 度まで加熱し、化学薬品で洗浄してプラスチックを除去しますが、これは非常にエネルギーを必要とするプロセスです。 しかし現在、約20～30年前に大量に設置され始めた太陽光パネルが寿命を迎え廃止されつつあるため、政府はリサイクルするよう求めています。」

マイクロ波加熱は、経済的に実行可能で高速かつ省エネのオプションであり、ゴム、木材、セラミック産業で広く使用されています。

この研究はUNSWシドニーの太陽光発電学校と共同で行われ、オーストラリア先進太陽光発電センターの資金提供を受け、オーストラリア政府の支援を受けている。

研究概要:

半導体デバイスのマイクロ波アニーリングは、あまり広く研究されていません。 産業ではほとんど利用されていませんが、太陽光発電モジュールの製造に必要なさまざまな加熱やアニーリングプロセスなど、大量の半導体処理に関連する時間とコストを大幅に削減できる可能性があります。 この論文では、シリコン太陽電池のマイクロ波アニール、光誘起欠陥の効果的な不動態化、および光誘起劣化の低減について説明します。 シリコン太陽電池はマイクロ波場で急速に加熱され、効果的なB-O欠陥不動態化はマイクロ波処理によって2秒未満で達成できることがわかりました。 マイクロ波アニーリングは、急速熱アニーリングと比較して同様の結果をもたらします。

著者らは、この研究を可能にするために ACAP が資金提供したことを認めています。 このプログラムは、オーストラリア再生可能エネルギー庁 (ARENA) を通じてオーストラリア政府によって支援されています。 ここに表明された見解、情報、またはアドバイスに対する責任は、オーストラリア政府によって受け入れられません。