Separera kiselceller från uttjänta bifaciala glas‑solcellmoduler med kontinuerliga lasrar

Varför gamla solpaneler fortfarande spelar roll

Solenergi sprider sig över tak och i ökener världen över, men de blanka panelerna har inte oändlig livslängd. När de första generationerna av solparker når pensionsåldern kommer miljontals ton uttjänta paneler att behöva tas om hand på ett säkert sätt. Nedgrävda eller förbrända kan de läcka giftiga ämnen och förlora värdefulla metaller och högrenat kisel. Denna studie undersöker ett renare sätt att demontera en nyare typ av panel, kallad bifacial glasmodul, genom att använda noggrant inställd laserljus så att nyckelkomponenterna kan återvinnas och återanvändas istället för att kastas bort.

Vad som skiljer dessa solpaneler åt

Traditionella solpaneler fångar ljus från ena sidan och har vanligtvis en plastbaksida. Bifaciala moduler, däremot, består av glas på båda sidor och kan skörda ljus framifrån och bakifrån, vilket ökar elproduktionen. Mellan glaslagren ligger tunna kiselceller som hålls på plats av en transparent plast kallad EVA, plus känsliga antireflexbeläggningar som hjälper cellerna att fånga ljus mer effektivt. Detta extra glas och beläggning höjer tillverkningskostnaderna men sänker kostnaden per kilowattimme över panelens livstid. När bifaciala konstruktioner snabbt vinner marknadsandelar har det blivit brådskande att hitta ett säkert och effektivt sätt att demontera dessa mer komplexa skikt i slutet av deras livstid.

Varför nuvarande återvinningsvägar inte räcker

I dag förlitar sig återvinnare huvudsakligen på tre metoder för att separera lagren i solpaneler. Termiska metoder värmer panelerna tills EVA sönderfaller, vilket fungerar men förbrukar mycket energi och kan frigöra skadliga ångor som kräver extra behandling. Kemiska metoder blötlägger panelerna i organiska lösningsmedel som löser upp eller sväller EVA; de är långsamma, kräver stora volymer kostsamma kemikalier och ger förorenat flytande avfall. Fysiska metoder krossar panelerna och separerar sedan bitarna efter storlek, laddning eller densitet, vilket blandar material och försvårar återvinning av rena, högvärdiga produkter som intakta kiselceller. Ingen av dessa metoder är idealisk för dubbelglasade bifaciala moduler, som är svårare att dela upp rent.

Använda laserljus som ett precist verktyg

Forskarna utvecklade en annan strategi: rikta en kraftfull men noggrant kontrollerad kontinuerlig laser genom glaset och EVA så att den i huvudsak absorberas av kiselcellerna. Eftersom panelen är utan anslutna kablar under bearbetningen omvandlas det absorberade ljuset till värme direkt vid cellens yta. Genom att justera laserstyrka, frekvens och "på‑av"‑takt höjde teamet den lokala temperaturen tillräckligt för att försvaga bindningarna utan att bränna plasten eller skapa rök. Under optimerade inställningar (1200 W effekt, 2000 Hz frekvens, 5% duttcykel) spräcker lasern den tunna antireflexbeläggningen och förändrar något ett mycket tunt lager av EVA i kontakt med cellen. Denna dubbla effekt lossar de "fästöglor" där EVA klibbar fast vid kisel samtidigt som majoriteten av plasten och glaset förblir intakta.

Vad som händer inne i panelen

Mikroskopbilder och ytkemiska mätningar visade att på lasersidan förstörs antireflexbeläggningen av kiselnitrid successivt och förvandlas delvis till kiseldioxid. När den beläggningen försvinner minskar den kraft som krävs för att dra bort EVA från cellerna mot noll. Samtidigt visade tester av EVA att endast ett litet gränsskikt påverkas: vissa kemiska bindningar bryts och små molekyler som ättiksyra frigörs, vilket kortvarigt minskar klibbigheten, men polymerens huvudstruktur förblir intakt. I praktiska termer, när den behandlade panelen öppnas, lyfter glaset och EVA på lasersidan av rent och lämnar i stort sett inget kvar på kiselcellerna, som för det mesta förblir fästa vid det motsatta, obehandlade EVA‑lagret som intakta bitar snarare än krossade fragment.

Grönare återvinning med utrymme för utveckling

För att förstå den bredare påverkan jämförde författarna sin laserstrategi med tidigare kemiska och termomekaniska återvinningsscheman med hjälp av en livscykelanalys. För att bearbeta samma massa panelmaterial i en labbskala undvek lasermetoden användning av lösningsmedel och högtemperaturugnar, vilket minskade fossilanvändning och utsläpp kopplade till klimatförändringar, luftföroreningar och toxicitet. Eftersom processen är snabb och kan automatiseras genom att en skanningshuvud förflyttas över stora moduler kan den skalas upp för industriella linjer. Avvägningen är extra investering i laserutrustning och att metoden endast fungerar där kiselceller finns. Sammantaget visar studien att klok användning av ljus kan förvandla gamla bifaciala solpaneler till en renare källa för återanvändbart kisel och glas, vilket hjälper solenergin att förbli hållbar från installation till pensionering.

Citering: Zhang, C., Zhao, Z., Wang, R. et al. Separate silicon cells from end-of-life bifacial glass photovoltaic modules using continuous lasers. Sci Rep 16, 4986 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35277-z

Nyckelord: återvinning av solpaneler, bifacial fotovoltaik, laserbearbetning, återvinning av kiselceller, elektronikavfall