Hurtig induktionsopvarmning kan løsne det plastlag, som holder en siliciumsolcelle fast i et solcellemodul. Et nyt studie viser adskillelse på få sekunder i en særligt tilpasset modulopbygning og rapporterer genvinding af 99,8 procent af komponenternes samlede masse.

Resultatet blev offentliggjort i Communications Materials den 31. oktober. Det høje tal gælder holdets modificerede glas-til-glas-prøver. Forskerne understreger selv, at konstruktionen indeholder et ekstra frigørelseslag ved kanten, som begrænser direkte anvendelse på eksisterende kommercielle paneler.

Et panel er lavet til at hænge sammen

Solceller skal kunne holde til mange års brug. Derfor er cellerne indlejret i beskyttende lag, som holder fugt og mekaniske belastninger på afstand. Den stærke sammenbinding er nyttig under drift, men bliver et problem, når materialerne skal skilles ad igen.

Det er ikke nok blot at få et panel i mindre stykker. Skal de enkelte dele kunne håndteres hver for sig, skal plast, glas og celler frigøres på en kontrolleret måde. En metode kan godt bevare meget af den samlede masse og samtidig give blandede eller beskadigede materialer. Derfor er både mængde og tilstand relevante.

Her retter forskerne opmærksomheden mod indkapslingsplasten EVA, ethylenvinylacetat. Udfordringen er at få den fri af siliciumcellen uden at efterlade et lag polymerrester eller ødelægge cellen. Det er en konkret barriere mellem et samlet produkt og adskilte komponenter.

Varmen koncentreres ved overfladen

Holdet bruger et vekslende magnetfelt til at fremkalde opvarmning i cellens ledende dele. Den hurtige temperaturstigning giver lokal nedbrydning af EVA ved grænsefladen, mens en større del af plastlaget kan bevares. Dermed kan cellen løsnes frem for at kræve, at hele polymerlaget først fjernes.

Det er princippet i den selektive opvarmning, der gør metoden interessant. Hvis kun den nødvendige del af en sammenføjning skal ændres, kan man i princippet undgå at behandle hele materialemængden på samme måde. Men den præcise virkning afhænger af konstruktionen og af, hvor varmen opstår og ledes hen.

Forsøgsarbejdet er udført af Da Young Kwon og kolleger, hovedsagelig fra Korea Electronics Technology Institute, med deltagelse fra University of New South Wales. Deres undersøgelse kombinerer opvarmningsforsøg, beregninger og analyser af de adskilte dele.

5,4 sekunder er en del af et forløb

I de modificerede prøver målte holdet adskillelsestider på 18,6, 8,3 og 5,4 sekunder, når strømmen i induktionsspolen blev øget. Det hurtigste resultat beskriver selve adskillelsen under de valgte forsøgsbetingelser. Det er ikke en måling af tiden til at genanvende et helt brugt tagpanel fra modtagelse til færdige råvarer.

Samme skelnen er nødvendig for genvindingsprocenten. De 99,8 procent er opgjort efter masse. Glas vejer meget, så tallet fortæller ikke i sig selv, om hvert enkelt materiale er genvundet i samme andel, eller om alle dele allerede har en dokumenteret anvendelse i nye produkter.

Forskerne fandt kun begrænsede rester på de frigjorte celler. EVA blev også taget af glasset mekanisk, og der var et mindre tab i denne del af forløbet. Det viser, hvorfor en samlet masseopgørelse bør læses sammen med oplysninger om de enkelte behandlingstrin.

Kanten er et centralt næste problem

Den tilføjede frigørelsesfilm er vigtig for at få processen i gang. Eksisterende paneler er ikke nødvendigvis bygget med sådan et lag. Holdet foreslår derfor videre arbejde med lokal forbehandling af kanterne, så adskillelsen måske kan indledes uden at ændre panelets oprindelige opbygning.

Der skal også skelnes mellem lokal plastnedbrydning og en proces uden kemiske biprodukter. Manuskriptet beskriver blandt andet dannelse af eddikesyre ved den opvarmede grænseflade. Håndtering af sådanne produkter er en del af en praktisk procesvurdering.

Studiet giver en konkret vej til hurtigere lagadskillelse og et argument for at tænke genanvendelse ind i moduldesign. Næste udfordring er at vise, hvordan princippet fungerer med større, varierede og allerede installerede paneltyper.

Kilder og videre læsning

Har du fundet en fejl? Læs om rettelser.