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Un rapport du NREL plaide pour une R&D accrue dans le recyclage des modules solaires

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Des chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) ont mené une évaluation mondiale des approches les plus prometteuses de la gestion de la fin de vie des modules solaires photovoltaïques.

Les modules photovoltaïques ont une durée de vie de 30 ans, sans plan actuel sur la gestion de l'élimination en fin de vie. Le volume de modules devenus inutiles pourrait atteindre 80 millions de tonnes d'ici 2050.

Outre la quantité, la nature des déchets pose également des défis. Les modules photovoltaïques sont constitués de matériaux précieux, précieux, critiques et toxiques. Il n'y a actuellement aucune norme sur la façon de recycler les précieux et d'atténuer les toxiques.

«Le PV est un élément majeur de la transition énergétique», a déclaré Garvin Heath, scientifique principal au NREL, spécialisé dans les sciences de la durabilité. «Nous devons être de bons gestionnaires de ces matériaux et développer une économie circulaire pour les modules PV.»

Heath est l'auteur principal des «Priorités de recherche et développement pour le recyclage des modules photovoltaïques au silicium soutenant une économie circulaire», qui paraît dans la revue Nature Energy. Ses co-auteurs de NREL sont Timothy Silverman, Michael Kempe, Michael Deceglie et Teresa Barnes; et les anciens collègues du NREL, Tim Remo et Hao Cui. L'équipe a également collaboré avec des experts externes, notamment dans la fabrication solaire.

"Il fournit une synthèse succincte et approfondie de ce que nous devons et ne devons pas orienter notre attention en tant que chercheurs, investisseurs et décideurs", a déclaré Heath.

Les auteurs se sont concentrés sur le recyclage du silicium cristallin, un matériau utilisé dans plus de 90% des systèmes photovoltaïques installés sous une forme purifiée. Il représente environ la moitié de l'énergie, de l'empreinte carbone et du coût de production des modules PV, mais seulement une petite partie de leur masse. La valeur du silicium est déterminée par sa pureté.

«Il faut beaucoup d'investissement pour rendre le silicium pur», a déclaré Silverman, expert en matériel PV. «Pour un module photovoltaïque, vous prenez ces cellules en silicium, vous les fermez dans un emballage résistant aux intempéries où elles touchent d'autres matériaux, et vous attendez 20 à 30 ans – tout le temps, la technologie PV s'améliore. Comment récupérer cet investissement énergétique et matériel au mieux pour l'environnement? »

Actuellement, une installation de recyclage dédiée au PV cristallin au silicium existe dans le monde.

Sur la base de leurs résultats, les auteurs recommandent la recherche et le développement pour réduire les coûts de recyclage et les impacts environnementaux, tout en maximisant la récupération des matériaux. Ils suggèrent de se concentrer sur le silicium de haute valeur par rapport aux plaquettes de silicium intactes. Ce dernier a été présenté comme réalisable, mais les tranches de silicium se fissurent souvent et ne répondraient probablement pas aux normes rigoureuses d'aujourd'hui pour permettre une réutilisation directe.

Le rapport souligne la nécessité de recherche et développement sur les processus de purification pour récupérer le silicium de haute valeur. Les auteurs soulignent que les impacts environnementaux et économiques des pratiques de recyclage doivent être explorés à l'aide d'analyses technico-économiques et d'analyses du cycle de vie.

Enfin, les auteurs notent que trouver des moyens d'éviter les déchets au départ est une partie importante de l'équation, y compris comment prolonger la durée de vie des panneaux solaires, utiliser les matériaux plus efficacement et produire de l'électricité plus efficacement.

«Nous avons besoin de recherche et de développement parce que l'accumulation de déchets se faufilera sur nous», a déclaré Silverman. «Tout comme la croissance exponentielle des installations photovoltaïques, elle semblera évoluer lentement puis s'accélérer rapidement. Au moment où il y a suffisamment de déchets pour ouvrir une installation dédiée au PV, nous devons avoir déjà étudié le bon processus. »

En cas de succès, ces résultats pourraient contribuer à un élément d'une économie circulaire PV. Le Bureau des technologies de l'énergie solaire du Département américain de l'énergie a financé l'analyse.

Nouvelle du NREL

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