Zobacz ogniwo PERC z krzemu pochodzącego w 100-procentach z recyklingu

Około 10 tys. ton krzemu z wyrzuconych modułów fotowoltaicznych trafia rocznie w Niemczech na rynek recyklingu. Do 2029 roku ilość ta wzrośnie do kilkuset tysięcy ton w skali roku. Obecnie takie elementy jak aluminium, szkło i miedź ze zużytych modułów są ponownie przetwarzane w procesie recyklingu, natomiast krzemowe ogniwa słoneczne już nie. 

Aby móc ponownie wykorzystać krzem wprowadzony na rynek, naukowcy z Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP oraz Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE wraz z największą niemiecką firmą zajmującą się recyklingiem modułów fotowoltaicznych, Reiling GmbH & Co., opracowały nowe rozwiązanie technologiczne. Krzem z wyrzuconych modułów został poddany recyklingowi na skalę przemysłową i ponownie wykorzystany do produkcji nowych ogniw słonecznych PERC. Dzięki temu procesowi możliwy będzie recykling wszystkich modułów fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego, niezależnie od ich producenta i pochodzenia. Dla ekspertów kluczowe było, aby opracować skalowalny proces, który ma sens z ekonomicznego punktu widzenia. Nowa technologia powinna sprawdzić się w praktyce w przemyśle recyklingowym w Europie. 

Niemcy głowią się nad recyklingiem

Większość systemów fotowoltaicznych w Niemczech została zainstalowana w latach 2009-2011 podczas pierwszej fali ekspansji fotowoltaiki. 

- Przewiduje się, że po tej ekspansji dwadzieścia lat później nastąpi pierwsza fala utylizacji, czyli w okolicach 2029 roku, kiedy wygasną taryfy gwarantowane dla zainstalowanych modułów PV - komentuje prof. dr Andreas Bett, dyrektor instytutu Fraunhofer ISE. W opinii eksperta, konieczne jest wczesne ustanowienie odpowiednich procesów i procedur odzyskiwania materiału krzemowego z wyrzucanych modułów.

Już w 2021 roku całkowita zainstalowana ilość modułów PV w Niemczech wyniosła około 5 mln ton, przy czym zawartość krzemu wyniosła 150 tys. ton. Jako materiał półprzewodnikowy, krzem jest głównym składnikiem ogniw słonecznych.

Ogniwo PERC stworzone z krzemu uzyskane w 100 proc. z recyklingu, fot. Instytut Fraunhofera

Na potrzeby nowego rozwiązania, fragmenty ogniw słonecznych są oddzielane i zbierane z produktów ubocznych procesu recyklingu mechanicznego, który ma już ugruntowaną pozycję na rynku rozwiązań odzysku surowców. W Fraunhofer CSP fragmenty ogniw o rozmiarach od 0,1 do 1 milimetra są najpierw uwalniane od szkła i plastiku za pomocą różnych procesów sortowania. Następnie usuwa się krok po kroku styk tylny, styki srebrne, warstwę antyrefleksyjną. Oczyszczony w ten sposób krzem jest przetwarzany na monokrystaliczne lub quasi-monokrystaliczne wlewki w standardowych procesach, a następnie na wafle. 

Wafle z przetworzonego krzemu zostały przetworzone w ogniwa słoneczne PERC w PV-TEC Fraunhofer ISE. W pierwszej próbie sprawność konwersji ogniw słonecznych wyniosła 19,7 procent. Jak czytamy w komunikacie Instytutu, jest to poniżej sprawności dzisiejszych ogniw słonecznych PERC klasy premium, które mają sprawność około 22,2 procent, ale z pewnością przewyższa sprawność ogniw słonecznych w starych, wyrzuconych modułach.

Źródło: Instytut Fraunhofera