Jaká je situace v oblasti recyklace solárních panelů na bázi křemíku?

Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje předpovídá, že svět bude do roku 2050 čelit až 78 milionům tunám odpadů ze solárních panelů. V současné době je 90% všech instalovaných solárních modulů na bázi křemíku. Komerční recyklace takových modulů však zatím nedosáhla svého maximálního potenciálu. Organizace zabývající se FV odpady, jako je PV CYCLE v EU nebo Solar Energy Industries Association v USA, dosud disponují jen omezenými kapacitami a technologiemi.

Vědci z Arizonské státní univerzity ve spolupráci s několika dalšími univerzitami a společnostmi, jako je First Solar a DuPont, zkoumají výzvy a příležitosti v oblasti recyklace křemíkových (Si) solárních modulů, které byly zveřejněny magazínem Progress in Photovoltaic. V rámci této studie se výzkumníci zabývají shrnutím současné situace v oblasti recyklace křemíkových modulů, přičemž jejich cílem je navrhnout další metody ke zlepšení proveditelnosti recyklačních procesů.

Scénáře pro recyklaci

Recyklační zařízení obvykle získávají jen skleněné střepy z předních skel modulů, hliník z rámů a měď z kabelů. Tyto komponenty tvoří 84,6% celkové hmotnosti modulu, ale jen 34,3% z nich představuje potenciální příjem v rámci extrakce materiálu ze standardního (AI-BSF) 60článkového krystalického modulu.

Vědci studují tři potenciální scénáře recyklace křemíkových modulů:

1. 1. Opětovné použití vysloužilého modulu
  2. Extrakce komponent (obdoba současných komerčních procesů)
  3. Extrakce k získání veškerého možného materiálu

Opětovné použití

Opětovné použití solárních panelů s propadlou zárukou je rychlý a jednoduchý proces vyžadující pouze čištění, vizuální kontrolu a rychlý test pro zjištění, zda vše funguje, jak má. S použitými moduly se obchoduje na trhu s použitým zbožím, avšak i tyto moduly jednou přestanou zcela fungovat a musí se recyklovat.

Zdroj obrázku: PV magazine

Extrakce komponent

Extrakce komponent se provádí pomocí komerčně dostupných strojů, které z modulů odstraňují hliníkové rámy a junction boxy. Nakonec se získá sklo spolu s křemíkovým solárním článkem – zapouzdřené vrstvy a zadní panel se následně rozdrtí a roztaví pro použití v nových skleněných produktech. Sklo získané pomocí těchto procesů má v důsledku vyššího obsahu nečistot nižší kvalitu, přičemž se při jeho tavení mohou uvolňovat toxické látky, se kterými je nutno si bezpečně poradit.

Extrakce materiálu

Při extrakci materiálu se využívají stejné procesy k oddělení hliníkových rámů a rozvodných skříněk jako při výše uvedené extrakci komponent. Moduly poté projdou pyrolýzou a další řadou chemických procesů, aby se získaly cenné materiály jako křemík nebo stříbro.

Potenciální zisky

Podle odhadů vědců činí potenciální zisky z recyklace 60článkového multikrystalického AI BSF modulu 22$ při opětovném použití modulu, 18.14$ při extrakci komponent a 10$ při extrakci materiálu. Nejlepší variantou je použití starého materiálu, přičemž však největší výzvou je najít stálý trh s vysokým počtem modulů určených k vyřazení z provozu.

Nejlepším řešení pro extrakci komponent a materiálu je standardizace struktury křemíkových článků, účinnosti a struktury modulů ke snížení nákladů na sběr a zpracování vysloužilých FV panelů. Vzhledem k tomu, jak se dnes vyvíjí trh, je však stabilizace v tak rané fázi nepravděpodobná.

Díky neustálému vývoji a investicím tak fotovoltaický průmysl rychle roste. Výrobci solárních modulů na bázi křemíku aktuálně čelí výzvě držet krok s nejnovějšími trendy a navrhovat vysoce spolehlivé a výkonné FV panely za co nejnižší cenu. Recyklovatelnost je až na druhém místě. Nicméně díky stále vyšším investicím do fotovoltaického průmyslu ze strany domácností a podniků můžeme také v oblasti recyklace očekávat více ekonomických příležitostí.