Environ 10 000 tonnes de modules photovoltaïques aboutissent chaque année dans le système de recycle des panneaux en Allemagne. Ce chiffre augmentera à plusieurs centaines de milliers de tonnes par an à l’horizon 2029. L’Institut allemand spécialisé sur le solaire a mis au point un procédé qui permettra de recycler chaque année plusieurs centaines de milliers de tonnes.
Actuellement, seuls l’aluminium, le verre et le cuivre des modules démantelés, sont recyclés. Ce n’est pas le cas du silicium. Des chercheuses de l’Institut Fraunhofer de Fribourg en Brisgau (Allemagne) pour le solaire, et de l’Institut Fraunhofer centre de recherche sur le silicium photovoltaïque, en lien avec la plus importante entreprise allemande de recyclage de panneaux, Reiling GmbH & Co. KG, ont mis au point une solution qui permet au silicium des modules d’être recyclé à une échelle industrielle et réutilisé pour produire de nouvelles cellules solaires PERC.
La plupart des panneaux photovoltaïques en Allemagne ont été installés entre 2009 et 2011 pendant la première vaque de développement du solaire photovoltaïques. » Ce développement sera probablement suivie d’une première vague de dépose vingt ans plus tard aux environ de 2013 quand les subventions en faveur de l’électricité photovoltaïques seront clos. » explique PR André Bett, Directeur de l’Institut Fraunhofer ISE. » Il est donc nécessaire d’établir un process adaptés et des procédés pour la récupération des matériel de silicium des panneaux démantelés ». D’ores et déjà en 2021, la quantité totale de modules installés en Allemagne représente environ 5 millions de tonnes, dont 150 000 tonnes de silicium. Comme semi-conducteur, le silicium est le principal composant des cellules solaires.
Mise au point avec l’entreprise de recyclage
Un groupe de travail réunissant à l’Institut Fraunhofer CSP, en lien avec Reiling GmbH & Co. KG, a mis en place un procédé de récupération du silicium, avec le soutien financier du Ministère allemand de l’Economie et du Changement Climatique. Ce procédé permet de recycler tous les modules photovoltaïques silicium cristallin quel qu’en soit le fabricant.
Prof. Dr. Peter Dold, chef de projet à l’Institut Fraunhofer CSP précise qu’en l’absence d’un procédé industriel la tache serait un fardeau trop lourd pour les entreprises de recyclage. « Il était important pour nous de développer le procédé à une échelle qui faisait sens sur le plan économique. Beaucoup de procédés sont réalisables en laboratoires, mais notre nouveau procédé démontrera sa faisabilité dans le cycle industriel« .
Lors du démantèlement, les fragments de cellules solaires sont séparés et collectés à partir de la production de démantèlement mécanique des cellules, en usage déjà. A l’Institut Fraunhofer CSP, ces fragments dont la taille va de 0,1 à 1 millimètre, sont d’abord libéré du verre et du plastique par divers procédés. L’étape suivante comprend la séparation des connexions électriques, des contacts en argent, de la couche anti-reflet. Le silicium nettoyé est alors transformé en silicium monocristallin ou quasi mono cristallin lors d’un processus standard de production de lingots, avant la fabrication des wafers.
La cristallisation est réalisée à partir de 100% de silicium recyclé, sans ajout de silicium ultra pur à acheter sur le marché. Les wafers produit à partir de silicium recyclé ont permis de fabriquer des cellules PERC à l’Institut Fraunhofer ISE’s PV-TEC. Lors des premiers essais, les cellules ont permis un taux de conversion de 19,7%. « Ce taux de conversion est inférieur aux taux de conversion actuel des cellules PERC qui ont un rendement de 22,2% environ, mais il est probablement supérieur au rendement des vieilles cellules solaire démantelées » insiste Dold, en replaçant les résultats initiaux dans leur contexte.
