Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hebei en China y el Centro de Fotónica Avanzada RIKEN en Japón ha desarrollado una nueva tecnología de micro-soldadura láser para materiales transparentes y rígidos, dirigida a aplicaciones en encapsulación de células solares. Se afirma que este proceso, basado en una solución de iones de plata, logra conexiones de alta calidad.
Los investigadores demostraron la resistencia del proceso en la encapsulación de vidrio, utilizando una muestra que contenía un chip de célula solar. La encapsulación de vidrio soldada permaneció funcional bajo el agua.
La soldadura vidrio-vidrio es uno de varios métodos de sellado de bordes utilizados en la encapsulación de dispositivos fotovoltaicos solares. Junto con los adhesivos novedosos, se cree que contribuye a mejorar la durabilidad y la reducción de costos de los módulos fotovoltaicos. También es una dirección tecnológica clave para aumentar la eficiencia del reciclaje de los paneles solares.
Los láseres de femtosegundos, un láser infrarrojo que emite pulsos láser individuales extremadamente cortos, se utilizan actualmente ampliamente en procedimientos oftalmológicos como la cirugía de cataratas.
En un artículo titulado "Micro-soldadura de encapsulación de células solares rígidas transparentes utilizando la reducción fotoquímica con láser de femtosegundos de una solución de iones de plata", los investigadores señalan que un esquema de conexión de alta calidad para los materiales de encapsulación fotovoltaica es crucial. Su solución propuesta de iones de plata proporciona una capa intermedia para la soldadura, lo que permite la micro-soldadura láser de femtosegundos de vidrio y materiales disímiles.
Los resultados experimentales mostraron que los nanocúmulos de plata reducidos fotoquímicamente en solución aumentaron la resistencia al cizallamiento del vidrio a 27.36 MPa con una baja densidad de energía de entrada (2.4 J/cm²). El equipo de investigación declaró que la solución de iones de plata no solo mejoró la eficiencia de utilización de la energía, sino que también suprimió la formación de grietas en la soldadura, mejorando la aplicabilidad de la soldadura láser de femtosegundos asistida por capa líquida.
Los investigadores también realizaron experimentos de soldadura en silicio monocristalino y zafiro, materiales que representan materiales semiconductores y ópticos con propiedades termofísicas significativamente diferentes. "A pesar de estas diferencias en las propiedades de los materiales, la soldadura láser de femtosegundos logró con éxito conexiones de heterounión", declaró el equipo.
Las muestras experimentales incluyeron vidrio de sílice comercial (20 × 20 × 1 mm), vidrio de zafiro (20 × 20 × 1 mm) y silicio monocristalino (10 × 10 × 0.33 mm). El sistema láser utilizado en los experimentos fue un sistema Pharos PH2-20W.
Luego, el equipo probó las propiedades de sellado del chip de célula solar de silicio encapsulado. El dispositivo fotovoltaico utilizó un sustrato de vidrio de cuarzo y electrodos de cinta conductora, colocados en agua. Para facilitar el monitoreo de la señal eléctrica, la interfaz superior de la estructura del paquete se dejó intencionalmente sin soldar.
Los investigadores señalaron: "El chip de célula solar encapsulado mantuvo la conductividad eléctrica mientras estaba sumergido en agua. Esto demuestra que el proceso de soldadura láser de femtosegundos asistido por solución de iones de plata puede lograr conexiones de alta resistencia y mitigar eficazmente los efectos de la humedad y otros factores ambientales extremos en el rendimiento del dispositivo solar."
La fiabilidad de este método se verificó además mediante pruebas de choque térmico y estanqueidad, que demostraron que cumplía con la clasificación de impermeabilidad IPX7 y las normas IEC 60529:2013.
Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hebei en China y el Centro de Fotónica Avanzada RIKEN en Japón ha desarrollado una nueva tecnología de micro-soldadura láser para materiales transparentes y rígidos, dirigida a aplicaciones en encapsulación de células solares. Se afirma que este proceso, basado en una solución de iones de plata, logra conexiones de alta calidad.
Los investigadores demostraron la resistencia del proceso en la encapsulación de vidrio, utilizando una muestra que contenía un chip de célula solar. La encapsulación de vidrio soldada permaneció funcional bajo el agua.
La soldadura vidrio-vidrio es uno de varios métodos de sellado de bordes utilizados en la encapsulación de dispositivos fotovoltaicos solares. Junto con los adhesivos novedosos, se cree que contribuye a mejorar la durabilidad y la reducción de costos de los módulos fotovoltaicos. También es una dirección tecnológica clave para aumentar la eficiencia del reciclaje de los paneles solares.
Los láseres de femtosegundos, un láser infrarrojo que emite pulsos láser individuales extremadamente cortos, se utilizan actualmente ampliamente en procedimientos oftalmológicos como la cirugía de cataratas.
En un artículo titulado "Micro-soldadura de encapsulación de células solares rígidas transparentes utilizando la reducción fotoquímica con láser de femtosegundos de una solución de iones de plata", los investigadores señalan que un esquema de conexión de alta calidad para los materiales de encapsulación fotovoltaica es crucial. Su solución propuesta de iones de plata proporciona una capa intermedia para la soldadura, lo que permite la micro-soldadura láser de femtosegundos de vidrio y materiales disímiles.
Los resultados experimentales mostraron que los nanocúmulos de plata reducidos fotoquímicamente en solución aumentaron la resistencia al cizallamiento del vidrio a 27.36 MPa con una baja densidad de energía de entrada (2.4 J/cm²). El equipo de investigación declaró que la solución de iones de plata no solo mejoró la eficiencia de utilización de la energía, sino que también suprimió la formación de grietas en la soldadura, mejorando la aplicabilidad de la soldadura láser de femtosegundos asistida por capa líquida.
Los investigadores también realizaron experimentos de soldadura en silicio monocristalino y zafiro, materiales que representan materiales semiconductores y ópticos con propiedades termofísicas significativamente diferentes. "A pesar de estas diferencias en las propiedades de los materiales, la soldadura láser de femtosegundos logró con éxito conexiones de heterounión", declaró el equipo.
Las muestras experimentales incluyeron vidrio de sílice comercial (20 × 20 × 1 mm), vidrio de zafiro (20 × 20 × 1 mm) y silicio monocristalino (10 × 10 × 0.33 mm). El sistema láser utilizado en los experimentos fue un sistema Pharos PH2-20W.
Luego, el equipo probó las propiedades de sellado del chip de célula solar de silicio encapsulado. El dispositivo fotovoltaico utilizó un sustrato de vidrio de cuarzo y electrodos de cinta conductora, colocados en agua. Para facilitar el monitoreo de la señal eléctrica, la interfaz superior de la estructura del paquete se dejó intencionalmente sin soldar.
Los investigadores señalaron: "El chip de célula solar encapsulado mantuvo la conductividad eléctrica mientras estaba sumergido en agua. Esto demuestra que el proceso de soldadura láser de femtosegundos asistido por solución de iones de plata puede lograr conexiones de alta resistencia y mitigar eficazmente los efectos de la humedad y otros factores ambientales extremos en el rendimiento del dispositivo solar."
La fiabilidad de este método se verificó además mediante pruebas de choque térmico y estanqueidad, que demostraron que cumplía con la clasificación de impermeabilidad IPX7 y las normas IEC 60529:2013.
