हाल ही में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग का हिस्सा, राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) ने एक क्रांतिकारी सफलता हासिल की जब उन्होंने सौर पैनलों के निर्माण से पॉलिमर को पूरी तरह से हटाने के लिए डिज़ाइन की गई प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट पद्धति विकसित की, जिसके परिणामस्वरूप अधिक कुशल और पर्यावरण के अनुकूल रीसाइक्लिंग।
सौर पैनलों की लंबे समय से उनकी पुनर्चक्रण क्षमता के लिए सराहना की जाती रही है। हालाँकि, विनिर्माण प्रक्रिया में उपयोग की जाने वाली पतली प्लास्टिक परतें चुनौतियाँ पेश करती हैं जो सिलिकॉन और चांदी जैसी मूल्यवान सामग्रियों के कुशल पुनर्चक्रण में बाधा डालती हैं।
इस चुनौती से निपटने के लिए, एनआरईएल की अनुसंधान टीम ने एक अलग दृष्टिकोण अपनाया है और सीधे सौर कोशिकाओं में ग्लास-टू-ग्लास वेल्डिंग को लागू करने के लिए एक अभिनव समाधान पेश किया है।
इस समाधान का मूल इन्फ्रारेड फेमटोसेकंड लेजर तकनीक का उपयोग है। लेजर पल्स को सटीक रूप से नियंत्रित करके, ऊर्जा को बहुत कम समय में सौर पैनल के एक विशिष्ट क्षेत्र पर केंद्रित किया जाता है, जिससे एक मजबूत ग्लास-टू-ग्लास वेल्ड बनता है। उल्लेखनीय है कि मोतियाबिंद सर्जरी जैसी चिकित्सा नेत्र शल्य चिकित्सा के क्षेत्र में फेमटोसेकंड लेजर तकनीक का पहले से ही व्यापक रूप से उपयोग किया जा चुका है, और इसकी सुरक्षा और विश्वसनीयता पूरी तरह से सत्यापित हो चुकी है।
लेजर वेल्डिंग के साथ, सौर पैनलों में प्लास्टिक लैमिनेट्स की आवश्यकता पूरी तरह से समाप्त हो जाती है, जिससे रीसाइक्लिंग प्रक्रिया बहुत सरल हो जाती है। पैनल के सेवा जीवन के अंत में, लेजर वेल्डिंग द्वारा बनाए गए इन मॉड्यूल को आसानी से तोड़ा जा सकता है, उनमें लगे कांच और धातु के तारों को बिना किसी समस्या के पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, और सिलिकॉन सामग्री का पुन: उपयोग किया जा सकता है।
एनआरईएल के रसायन विज्ञान और नैनोसाइंस विभाग में कुशल क्रिस्टलीय फोटोवोल्टिक्स समूह के एक वरिष्ठ वैज्ञानिक डेविड यंग ने कहा, "अधिकांश रिसाइक्लर्स के बीच एक आम सहमति है कि पॉलिमर मुख्य समस्या है जो रीसाइक्लिंग प्रक्रिया में बाधा डालती है। हमारी तकनीक का आगमन निश्चित रूप से खुलता है सौर पैनल रीसाइक्लिंग के लिए संभावनाओं का एक नया सेट तैयार करें।"
यह शोध आईईईई जर्नल ऑफ फोटोवोल्टिक्स में प्रकाशित हुआ है। अनुसंधान टीम बताती है कि लेजर वेल्डिंग तकनीक में न केवल सिलिकॉन सामग्री के लिए, बल्कि कैल्साइट और कैडमियम टेलुराइड जैसी विभिन्न सामग्रियों के लिए भी प्रयोज्यता की एक विस्तृत श्रृंखला है। लेजर की अत्यधिक केंद्रित प्रकृति के कारण, उत्पन्न गर्मी बहुत छोटी सीमा तक सीमित होती है और बैटरी सामग्री को नुकसान नहीं पहुंचाती है। साथ ही, ग्लास के अंदर वेल्ड की ताकत ग्लास के बराबर होती है, जो मॉड्यूल की दीर्घकालिक स्थिरता और स्थायित्व सुनिश्चित करती है।
यंग आगे बताते हैं, "जब तक कांच खुद टूटा नहीं है, तब तक वेल्ड समस्या पैदा नहीं करेगा। इसके अलावा, कांच के टुकड़ों के बीच पॉलिमर की अनुपस्थिति के कारण वेल्डेड मॉड्यूल की कठोरता में काफी सुधार होता है। हमारे शोध से पता चलता है कि उचित होने पर रोल्ड ग्लास की उभरी हुई विशेषताओं की स्थापना और संशोधन, वेल्डेड मॉड्यूल स्थैतिक भार परीक्षण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त कठोर हो सकता है।"
अतीत में, शोधकर्ताओं ने नैनोसेकंड लेजर और ग्लास फ्रिट फिलर्स का उपयोग करके एज सीलिंग का प्रयास किया है, लेकिन परिणाम अनुकूल नहीं रहे हैं। वेल्ड की भंगुर प्रकृति ने उन्हें बाहरी मॉड्यूल डिज़ाइन के लिए अनुपयुक्त बना दिया। इसके विपरीत, एनआरईएल द्वारा विकसित फेमटोसेकंड लेजर वेल्डिंग तकनीक लागत के एक अंश पर बेहतर सीलिंग ताकत हासिल करती है, जो सौर पैनल रीसाइक्लिंग के लिए एक मजबूत तकनीक प्रदान करती है।
यह शोध ड्यूरेबल मॉड्यूल मटेरियल एलायंस द्वारा समर्थित है, जो सौर पैनलों के जीवन को 50 वर्ष और उससे अधिक तक बढ़ाने के लिए समर्पित है। एनआरईएल की नवीन लेजर तकनीक के साथ, हम भविष्य में अधिक कुशल और पर्यावरण के अनुकूल सौर पैनल रीसाइक्लिंग का एहसास करने की उम्मीद कर सकते हैं, जो नवीकरणीय ऊर्जा के सतत विकास में योगदान देगा।
