À l’intérieur d’un conteneur maritime

La startup italienne 9-Tech, située dans une zone industrielle de Venise, s’attaque à un problème mondial imminent : comment recycler de manière responsable les 54 à 160 millions de tonnes de modules solaires qui devraient atteindre la fin de leur durée de vie productive d’ici 2050. Récupérer les matériaux ne sera pas facile. En effet, la plupart des installations de recyclage rejettent le silicium, l’argent et le cuivre – les matériaux les plus précieux mais les moins accessibles dans les anciens panneaux solaires – et ne récupèrent que les cadres en aluminium et les vitres.

La nécessité croissante de recyclage

La nécessité de recycler ne fera qu’augmenter alors que le monde déploie de plus en plus d’énergie solaire. Plus de 1,2 térawatt d’énergie solaire a déjà été déployé à l’échelle mondiale, et les panneaux solaires sont actuellement distribués à un rythme de plus de 400 gigawatts par an. Ce chiffre devrait passer à un impressionnant 3 térawatts par an d’ici 2030.

Dans une tentative d’arrêter l’accumulation de montagnes de déchets photovoltaïques, les chercheurs poursuivent de meilleures méthodes de recyclage.

Stratégie de recyclage innovante

Les fondateurs de 9-Tech affirment avoir trouvé une meilleure méthode. Leur processus, bruyant, implique un four de combustion, un bain à ultrasons et un tri mécanique, dont les vibrations secouent le sol du modeste conteneur de fret où ils testent leur opération depuis près de deux ans. La société n’utilise aucun produit chimique toxique, ne rejette aucun polluant dans l’environnement et récupère jusqu’à 90 % des matériaux d’un panneau solaire.

Comment recycler les panneaux solaires

La société adapte son processus aux panneaux solaires en silicium cristallin, qui représentent 97 % du marché mondial du photovoltaïque. Les panneaux sont généralement constitués d’un ensemble de plaquettes de silicium dopées au bore et au phosphore, recouvertes d’un revêtement antireflet de nitrure de silicium. Les conducteurs en argent sont sérigraphiés sur la surface de la plaquette, et les conducteurs en cuivre sont soudés sur l’ensemble selon un motif en grille. Pour protéger les matériaux de l’humidité et des dommages, les fabricants laminent l’ensemble de la plaquette dans des polymères adhésifs – généralement de l’éthylène-acétate de vinyle. Ensuite, ils enferment l’ensemble lamellé dans des feuilles de verre trempé, encadrent le tout dans de l’aluminium, scellent les bords et fixent une boîte de jonction à l’arrière.

Défis et solutions de recyclage

Au moment de recycler un panneau, l’une des étapes les plus difficiles est de retirer les polymères, qui adhèrent à tout. "Ce ne sont pas seulement les bords ou quelques points de colle. C’est toute une surface – plusieurs pieds carrés – de polymères", explique Heath. Les polymères peuvent être brûlés, mais cela libère du monoxyde de carbone, de l’acide fluorhydrique et d’autres polluants nocifs. La séparation des conducteurs en argent s’avère également difficile car ils sont appliqués sous forme d’une couche très mince – environ 10 à 20 micromètres – fortement attachée au silicium. Les retirer implique généralement l’utilisation de réactifs toxiques tels que l’acide fluorhydrique, l’acide nitrique ou l’hydroxyde de sodium.

L’équipe de 9-Tech relève ces défis de deux manières. Ils récupèrent l’argent en utilisant des ultrasons au lieu de produits chimiques toxiques, et bien qu’ils brûlent les polymères, ils capturent les polluants émis.

Impact du recyclage

Le processus de recyclage de la startup est plus coûteux que les méthodes existantes qui ne récupèrent que l’aluminium et le verre. Cependant, l’extraction de silicium, d’argent et de cuivre de haute pureté devrait compenser le coût supplémentaire. De plus, c’est plus efficace que l’extraction de nouveaux éléments. En effet, on peut extraire environ 500 grammes d’argent d’une tonne de panneaux solaires, contre seulement 165 grammes d’argent d’une tonne de minerai. "Un panneau photovoltaïque en fin de vie a encore beaucoup à offrir", déclare Miserocchi. "Il peut être considéré comme une petite mine d’éléments précieux."

Nouvelles méthodes de recyclage

L’équipe de 9-Tech en saura plus sur la rentabilité de leur méthode après la construction d’une plus grande installation de démonstration au cours des 18 prochains mois. Cette usine, située dans le même quartier industriel de Venise que le conteneur maritime, pourra traiter jusqu’à 800 modules solaires par jour. Leur installation pilote ne traite actuellement que sept modules par jour.

La démarche de l’entreprise fait partie des nombreuses méthodes de recyclage des panneaux solaires en silicium cristallin en cours de développement.

Le futur du recyclage

Les défis du recyclage ont inspiré les chercheurs à repenser la manière dont les panneaux solaires cristallins sont fabriqués. Par exemple, certains fabricants tentent de réduire ou d’éliminer l’argent difficile à récupérer, en le remplaçant par d’autres métaux conducteurs. Une équipe du NREL a même démontré en février une manière d’éliminer les polymères des panneaux PV en soudant au laser les vitres au lieu de les coller. Cette technique pourrait être adaptée aux modules solaires en pérovskite, une technologie prometteuse particulièrement sensible à l’humidité et à la corrosion.

Le recyclage ne devrait pas être la seule stratégie. Les gens devraient envisager des moyens alternatifs de réparer ou de réutiliser les panneaux solaires pour prolonger leur durée de vie avant de recourir au recyclage.