Les chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) aux USA ont mené une étude de preuve de concept révélant que l’utilisation de lasers femtosecondes pour former des soudures verre-verre dans les modules solaires faciliterait leur recyclage.
Des soudures laser pour éliminer le besoin de polymères plastiques
Actuellement, les modules solaires sont fabriqués en laminant des feuilles de polymère plastique entre les cellules solaires et les plaques de verre. Cependant, ces polymères rendent le recyclage des panneaux plus difficile. Les soudures laser proposées par les chercheurs du NREL élimineraient le besoin de ces feuilles de polymère.
David Young, scientifique principal et responsable du groupe Photovoltaïque Cristallin à Haute Efficacité du département Chimie et Nanoscience du NREL, explique : « La plupart des recycleurs confirmeront que les polymères sont le principal obstacle au processus de recyclage. »
Un recyclage facilité en fin de vie des modules
Grâce à cette nouvelle technique de soudure laser, les modules solaires pourront être facilement recyclés à la fin de leur durée de vie utile. Il suffira de les briser en morceaux pour séparer le verre, les fils métalliques traversant les cellules solaires et le silicium, qui pourront alors être réutilisés.
L’étude, publiée dans l’IEEE Journal of Photovoltaics a été coécrite par David Young et ses collègues du NREL, Tim Silverman, Nicholas Irvin et Nick Bosco, ainsi que deux employés de Trumpf Inc., l’entreprise californienne qui a fabriqué le laser femtoseconde utilisé.
Une technologie adaptable à tous les types de cellules solaires
La soudure laser verre-verre peut être utilisée sur n’importe quel type de technologie solaire, qu’il s’agisse de silicium, de pérovskites ou de tellurure de cadmium. En effet, la chaleur de la soudure est confinée à quelques millimètres du point focal du laser, ce qui permet de ne pas endommager les cellules photovoltaïques.
Le laser femtoseconde utilise une impulsion courte de lumière infrarouge pour faire fondre le verre et former une soudure solide et hermétique. Les recherches du NREL ont montré que ces soudures laser verre-verre sont essentiellement aussi résistantes que le verre lui-même.
Des défis à relever pour une adoption à grande échelle
Cependant, l’absence de polymères entre les plaques de verre nécessite que les modules soudés soient beaucoup plus rigides. L’étude a démontré qu’avec un montage approprié et une modification des caractéristiques en relief du verre laminé, un module soudé peut être rendu suffisamment rigide pour réussir les tests de charge statique.
Bien que cette recherche soit « définitivement à haut risque et à haute récompense », selon David Young, elle ouvre la voie à de futures études visant à prolonger la durée de vie des modules solaires au-delà de 50 ans et à faciliter leur recyclage. Des défis restent à relever pour permettre une adoption à grande échelle de cette technologie prometteuse.
Légende illustration : L’utilisation d’un laser pour souder les bords du verre peut faciliter le recyclage des panneaux solaires en fin de vie. Graphique de Al Hicks
Article : « Towards Polymer-Free, Femto-Second Laser-Welded Glass/Glass Solar Modules » – DOI: 10.1109/JPHOTOV.2024.3364823
