L'institut francès d'energia solar INES ha desenvolupat nous mòduls fotovoltaics amb termoplàstics i fibres naturals procedents d'Europa, com el lli i el basalt. Els científics pretenen reduir la petjada ambiental i el pes dels panells solars, alhora que milloren el reciclatge.
Un panell de vidre reciclat a la part davantera i un compost de lli a la part posterior
Imatge: GD
De la revista pv France
Investigadors de l'Institut Nacional d'Energia Solar (INES) de França, una divisió de la Comissió Francesa d'Energies Alternatives i Energia Atòmica (CEA), estan desenvolupant mòduls solars amb nous materials de base biològica a la part davantera i posterior.
"A mesura que la petjada de carboni i l'anàlisi del cicle de vida s'han convertit en criteris essencials en l'elecció de plaques fotovoltaiques, l'abastament de materials es convertirà en un element crucial a Europa en els propers anys", va dir Anis Fouini, director de CEA-INES. , en una entrevista amb pv magazine France.
Aude Derrier, coordinadora del projecte de recerca, va dir que els seus col·legues han analitzat els diferents materials que ja existeixen per trobar-ne un que permeti als fabricants de mòduls produir panells que millorin el rendiment, la durabilitat i el cost, alhora que redueixen l'impacte ambiental. El primer demostrador consisteix en cèl·lules solars d'heterounió (HTJ) integrades en un material totalment compost.
"La part frontal està feta d'un polímer ple de fibra de vidre, que proporciona transparència", va dir Derrier. "La part posterior està feta d'un material compost a base de termoplàstics en el qual s'ha integrat un teixit de dues fibres, lli i basalt, que proporcionarà resistència mecànica, però també millor resistència a la humitat".
El lli prové del nord de França, on ja és present tot l'ecosistema industrial. El basalt prové d'altres llocs d'Europa i està teixit per un soci industrial d'INES. Això va reduir la petjada de carboni en 75 grams de CO2 per watt, en comparació amb un mòdul de referència de la mateixa potència. El pes també s'ha optimitzat i és de menys de 5 quilograms per metre quadrat.
"Aquest mòdul està dirigit a la integració de la FV i l'edifici al terrat", va dir Derrier. "L'avantatge és que és de color negre naturalment, sense necessitat d'un full posterior. Pel que fa al reciclatge, gràcies als termoplàstics, que es poden tornar a fondre, la separació de les capes també és tècnicament més senzilla”.
El mòdul es pot fer sense adaptar els processos actuals. Derrier va dir que la idea és transferir la tecnologia als fabricants, sense inversió addicional.
"L'únic imperatiu és tenir congeladors per emmagatzemar el material i no iniciar el procés de reticulació de la resina, però la majoria dels fabricants actuals utilitzen preimpregnats i ja estan equipats per a això", va dir.
"Vam treballar en la segona vida del vidre i vam desenvolupar un mòdul format per vidre reutilitzat de 2,8 mm que prové d'un mòdul antic", va dir Derrier. "També hem utilitzat un encapsulant termoplàstic que no requereix reticulació, que per tant serà fàcil de reciclar, i un compost termoplàstic amb fibra de lli per a la resistència".
La cara posterior del mòdul sense basalt té un color lli natural, que podria ser estèticament interessant per als arquitectes pel que fa a la integració de la façana, per exemple. A més, l'eina de càlcul INES va mostrar una reducció del 10% de la petjada de carboni.
"Ara és imprescindible qüestionar les cadenes de subministrament fotovoltaiques", va dir Jouini. “Amb l'ajuda de la regió Roine-Alps en el marc del Pla Internacional de Desenvolupament, hem anat a buscar actors aliens al sector solar per trobar nous termoplàstics i noves fibres. També hem pensat en el procés de laminació actual, que és molt intensiu energètic”.
Entre la pressurització, el premsat i la fase de refredament, la laminació sol durar entre 30 i 35 minuts, amb una temperatura de funcionament d'uns 150 C a 160 C.
"Però per als mòduls que incorporen cada cop més materials ecodissenyats, és necessari transformar els termoplàstics al voltant dels 200 C a 250 C, sabent que la tecnologia HTJ és sensible a la calor i no ha de superar els 200 C", va dir Derrier.
L'institut de recerca s'ha associat amb l'especialista francès en termocompressió per inducció Roctool, per reduir els temps de cicle i fer formes segons les necessitats dels clients. Junts, han desenvolupat un mòdul amb una cara posterior feta de composite termoplàstic tipus polipropilè, al qual s'han integrat fibres de carboni reciclades. La part frontal està feta de termoplàstics i fibra de vidre.
"El procés de termocompressió d'inducció de Roctool permet escalfar les dues plaques frontal i posterior ràpidament, sense haver d'arribar als 200 C al nucli de les cèl·lules HTJ", va dir Derrier.
L'empresa afirma que la inversió és menor i que el procés podria aconseguir un temps de cicle de només uns minuts, tot utilitzant menys energia. La tecnologia està dirigida als fabricants de compostos, per donar-los la possibilitat de produir peces de diferents formes i mides, alhora que integren materials més lleugers i duradors.
Hora de publicació: 24-juny-2022