Solution de recyclage des panneaux solaires et principales étapes

Avec le développement rapide de l'industrie photovoltaïque, les panneaux solaires, ou panneaux photovoltaïques, sont largement utilisés dans le monde entier. Cependant, la durée de vie limitée des panneaux photovoltaïques en silicium cristallin entraîne l'élimination d'un grand nombre de déchets, ce qui engendre une pollution environnementale. Le recyclage des ressources secondaires contenues dans les panneaux solaires mis au rebut deviendra un moyen important de résoudre les problèmes de pollution environnementale et de promouvoir le développement durable de l'industrie photovoltaïque. L'utilisation de procédés de traitement thermique, mécanique et chimique pour un démontage et une dissociation efficaces des panneaux solaires a suscité un vif intérêt de la part des chercheurs.

La composition et la structure des panneaux solaires

Étapes de recyclage des panneaux solaires usagés

Les principales étapes du recyclage des panneaux solaires

Le recyclage des panneaux solaires en silicium cristallin est en principe le processus inverse du conditionnement des modules. Le processus de base, illustré sur la figure, se décompose en trois étapes principales :

Étape 1 - Démontage du cadre du panneau solaire

La première étape consiste à démonter le cadre et la boîte de jonction, principalement par démontage physique pour retirer le cadre et la boîte de jonction des composants afin d'obtenir les pièces laminées (verre/film adhésif/feuille de batterie/moule adhésif/plaque arrière).

Étape 2 - Démontage du stratifié et décomposition thermique

Lors de la deuxième étape, le stratifié est désassemblé pour obtenir du verre, des batteries, des feuilles arrière, des rubans, des films adhésifs ou un mélange de ces matériaux. Cette étape sert principalement à décomposer la colle durcie qui lie les plaques de verre, les feuilles de batterie et les feuilles arrière. La membrane EVA (EVA) est une membrane durcie. L'EVA durci possède une excellente adhérence, garantissant la stabilité des composants lors d'applications extérieures à long terme, ce qui complique le démontage des composants recyclés. Les méthodes de décomposition actuelles les plus courantes incluent généralement les méthodes physiques, la pyrolyse et la chimie des solvants. On utilise principalement le broyage mécanique et d'autres méthodes pour décomposer les composants en petits morceaux ou en poudre, puis tamiser les matériaux, ou pour extraire l'EVA par pyrolyse à haute température et immersion dans des solvants chimiques. Selon les données du rapport de l'Agence internationale de l'énergie, les méthodes les plus couramment utilisées dans l'industrie restent les méthodes physiques courantes (approches mécaniques) et les méthodes de décomposition thermique et de mélange chimique (procédés thermiques et chimiques). Le taux de récupération massique peut généralement atteindre et dépasser 80 %.

Étape 3 - Séparation des composants par métallurgie chimique humide

La troisième étape est la séparation des composants. La batterie, le ruban de soudure ou le mélange obtenu est subdivisé en composants, et les composants de matériaux de plus grande pureté, tels que le silicium, l'argent, l'aluminium, le cuivre, etc., sont récupérés, principalement par recyclage métallurgique par voie humide.

Le silicium est difficile à séparer dans les procédés de recyclage actuels et est considéré comme de qualité métallurgique avec une valeur de recyclage plus faible. Cependant, si le procédé de recyclage pouvait être amélioré avec du silicium de plus grande pureté, la valeur de recyclage des composants augmenterait considérablement. Le silicium de qualité métallurgique coûte environ 2 $/kg, tandis que le silicium de qualité solaire coûte 10 $/kg ou plus. Cette différence de prix pourrait encourager le développement de procédés de recyclage produisant du silicium plus pur, susceptible d'être réintroduit dans l'approvisionnement, un maillon à forte valeur ajoutée de la chaîne.

Cependant, l'augmentation de la pureté a un coût économique, et des obstacles majeurs subsistent quant au recyclage du silicium de haute pureté et à l'introduction de matériaux recyclés dans les industries ayant investi dans des procédés utilisant du silicium vierge. C'est pourquoi nous recommandons de privilégier la R&D sur le recyclage du silicium à haute valeur ajoutée et de minimiser les coûts.