Una tecnologia a microonde inventata dalla Macquarie University migliorerà la produzione di celle solari e le renderà più facili da riciclare. Durante la fabbricazione dei pannelli solari, il silicio attraversa diversi processi ad alta temperatura chiamati annealing. Attualmente, le celle vengono cotte in un forno. Ma in un articolo pubblicato sulla rivista Applied Physics Letters questa settimana, un team guidato dal dottor Binesh Puthen Veettil della Scuola di Ingegneria ha dimostrato che il riscaldamento tramite radiazioni a microonde è quasi altrettanto efficiente. Inoltre, consente di risparmiare notevoli tempi e quantità di energia ed ha altri vantaggi.
Poiché la radiazione a microonde riscalda in modo selettivo il silicio, porta a effetti quasi istantanei con notevoli risparmi energetici. Questo accade in parte perché il resto del pannello laminato di vetro, plastica e alluminio viene lasciato in gran parte intatto. E questa proprietà ha portato ad un inaspettato vantaggio nel riciclaggio per il quale il gruppo ha un brevetto in attesa.
In seguito al trattamento con microonde, la pellicola di plastica (etilene-vinil-acetato) che protegge la piastra di silicio dall’umidità e dalla contaminazione si ammorbidisce fino al punto in cui può essere staccata meccanicamente. Ciò significa che la piastra può essere facilmente delaminata e i suoi componenti riutilizzati senza l’impiego di sostanze chimiche impegnative.
“Fino ad ora aveva senso economico solo gettare i pannelli in discarica”, spiega il dottor Veettil. “Nei rari casi in cui sono riciclati, si frantumano i pannelli, si riscaldano a circa 1400°C e si lavano con sostanze chimiche per rimuovere la plastica, un processo ad alto consumo energetico. Ma ora, poiché i pannelli solari che iniziarono ad essere installati in vasti numeri circa 20-30 anni fa stanno raggiungendo la fine della loro vita operativa e vengono ritirati dal mercato, i governi stanno esigendo il riciclaggio”.
L’annealing selettivo
L’annealing tramite microonde ha diversi altri vantaggi. La capacità di concentrare la radiazione a microonde significa che il riscaldamento indotto può essere selettivo e altamente modulato. Alcuni dei nuovi pannelli, ad esempio, impiegano quella che è nota come tecnologia a giunzione eterojunzione, in cui il silicio cristallino e amorfo si alternano. In queste celle, l’annealing più veloce e meglio indirizzato è particolarmente vantaggioso.
La focalizzazione precisa significa anche che l’annealing può essere diretto a parti specifiche del pannello solare, rendendolo ideale per l’annealing di pannelli solari con strutture interne più complesse fabbricati per scopi speciali.
E, a differenza di un forno in cui tutte le sostanze chimiche vengono rilasciate dalle pareti, l’annealing a microonde avviene in un ambiente pulito. “Quindi c’è meno contaminazione”, osserva il dottor Veettil. “E l’intero processo può essere svolto a temperatura ambiente”.
Nuovi materiali
Ci sono diversi altri progetti riguardanti celle solari e energia sostenibile in corso nella Macquarie University. Uno degli autori della relazione di annealing, la professoressa associata Shujuan Huang, guida un gruppo che studia l’annealing a microonde nelle celle solari a perovskite. Le perovskiti sono un gruppo di minerali cristallini con proprietà semiconduttrici che potrebbero, in futuro, essere utilizzati per le celle solari perché sono flessibili, leggeri e a basso costo.
In questo caso, le radiazioni a microonde hanno prodotto celle solari più efficient
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