Yn ddiweddar, gwnaeth y Labordy Ynni Adnewyddadwy Cenedlaethol (NREL), sy'n rhan o Adran Ynni'r UD, ddatblygiad chwyldroadol pan ddatblygodd fethodoleg prawf-cysyniad a ddyluniwyd i gael gwared ar bolymerau yn gyfan gwbl o weithgynhyrchu paneli solar, gan arwain at fwy effeithlon a ailgylchu ecogyfeillgar.
Mae paneli solar wedi cael eu canmol ers amser maith am eu gallu i ailgylchu. Fodd bynnag, mae'r haenau plastig tenau a ddefnyddir yn y broses weithgynhyrchu yn cyflwyno heriau sy'n rhwystro ailgylchu deunyddiau gwerthfawr fel silicon ac arian yn effeithlon.
Er mwyn mynd i'r afael â'r her hon, mae tîm ymchwil NREL wedi mabwysiadu ymagwedd wahanol ac wedi dod o hyd i ateb arloesol i weithredu weldio gwydr-i-wydr yn uniongyrchol mewn celloedd solar.
Mae craidd yr ateb hwn yn gorwedd yn y defnydd o dechnoleg laser femtosecond isgoch. Trwy reoli'r pwls laser yn union, mae'r ynni'n canolbwyntio ar faes penodol o'r panel solar mewn cyfnod byr iawn o amser, gan greu weldiad gwydr-i-wydr cadarn. Mae'n werth nodi bod technoleg laser femtosecond eisoes wedi'i defnyddio'n helaeth ym maes llawdriniaeth feddygol llygaid, megis llawdriniaeth cataract, ac mae ei diogelwch a'i ddibynadwyedd wedi'u gwirio'n llawn.
Gyda weldio laser, mae'r angen am laminiadau plastig mewn paneli solar yn cael ei ddileu'n llwyr, gan symleiddio'r broses ailgylchu yn fawr. Ar ddiwedd bywyd gwasanaeth y panel, gellir dadelfennu'r modiwlau hyn a wneir gan weldio laser yn hawdd, gellir ailgylchu'r gwifrau gwydr a metel ynddynt heb unrhyw broblemau, a gellir ailddefnyddio'r deunydd silicon.
Dywedodd David Young, uwch wyddonydd yn y Grŵp Ffotofoltäig Crisialog Effeithlon yn Adran Cemeg a Nanowyddoniaeth NREL, "Mae consensws cyffredinol ymhlith y rhan fwyaf o ailgylchwyr mai polymerau yw'r brif broblem sy'n rhwystro'r broses ailgylchu. Mae dyfodiad ein technoleg yn sicr yn agor sefydlu set hollol newydd o bosibiliadau ar gyfer ailgylchu paneli solar."
Mae'r ymchwil wedi'i gyhoeddi yn y IEEE Journal of Photovoltaics. Mae'r tîm ymchwil yn nodi bod gan y dechnoleg weldio laser ystod eang o gymhwysedd, nid yn unig ar gyfer deunyddiau silicon, ond hefyd gydag amrywiaeth o ddeunyddiau megis calsit a cadmiwm telluride. Oherwydd natur hynod ffocws y laser, mae'r gwres a gynhyrchir yn gyfyngedig i ystod fach iawn ac nid yw'n achosi difrod i ddeunydd y batri. Ar yr un pryd, mae cryfder y welds y tu mewn i'r gwydr yn debyg i gryfder y gwydr ei hun, gan sicrhau sefydlogrwydd a gwydnwch hirdymor y modiwl.
Mae Young yn esbonio ymhellach, "Cyn belled nad yw'r gwydr ei hun wedi'i dorri, ni fydd y welds yn achosi problemau. Ar ben hynny, mae caledwch y modiwl weldio wedi'i wella'n sylweddol oherwydd absenoldeb polymer rhwng y darnau gwydr. Mae ein hymchwil yn dangos hynny gyda phriodol gosod ac addasu nodweddion boglynnog y gwydr wedi'i rolio, gall y modiwl wedi'i weldio ddod yn ddigon caled i fodloni gofynion profi llwyth statig."
Yn y gorffennol, mae ymchwilwyr wedi ceisio selio ymyl gan ddefnyddio lasers nanosecond a llenwyr ffrit gwydr, ond nid yw'r canlyniadau wedi bod yn ffafriol. Roedd natur brau'r welds yn eu gwneud yn anaddas ar gyfer dyluniadau modiwlau awyr agored. Mewn cyferbyniad, mae'r dechnoleg weldio laser femtosecond a ddatblygwyd gan NREL yn cyflawni cryfder selio uwch ar ffracsiwn o'r gost, gan ddarparu technoleg gref ar gyfer ailgylchu paneli solar.
Cefnogir yr ymchwil hwn gan y Gynghrair Deunyddiau Modiwl Gwydn, sy'n ymroddedig i ymestyn oes paneli solar i 50 mlynedd a thu hwnt. Gyda thechnoleg laser arloesol NREL, gallwn ddisgwyl gwireddu ailgylchu paneli solar yn fwy effeithlon ac ecogyfeillgar yn y dyfodol, gan gyfrannu at ddatblygiad cynaliadwy ynni adnewyddadwy.
