Mi a helyzet a szilícium-alapú napelemek újrahasznosításával?

A Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség (IRENA) szerint 2050-re világszinten nagyjából 78 tonnányi napelemhulladék keletkezésével kell számolnunk. A jelenleg telepített napelemek 90%-a szilícium-alapú. A napelemek kereskedelmi újrahasznosításában rejlő lehetőségeket azonban még nem használjuk ki teljes mértékben. Az olyan PV-hulladékkal foglalkozó szervezeteknek, mint például az európai PV CYCLE vagy az amerikai Solar Energy Industries Association, kapacitásukat és technológiájukat tekintve is lenne hová fejlődniük.

Az Arizonai Állami Egyetem kutatói, olyan egyetemekkel és cégekkel karöltve, mint a First Solar és a DuPont, vizsgálják a szilícium-alapú (Si) napelemek újrahasznosításának kihívásait és lehetőségeit, eredményeiket pedig már a Progress in Photovoltaic folyóirat hasábjain is közzétették. A tanulmány a szilícium-alapú napelemek újrahasznosításának jelenlegi helyzetéről nyújt átfogó képet, és az újrahasznosítási metódusok fejlesztésének távlatait vetíti elő.

Az újrahasznosítás lehetőségei

Az újrahasznosítási lehetőségek általában csak a napelem elülső üvegéből származó üvegtörmelékre, a keretben található alumíniumra és a rezet tartalmazó kábelekre vonatkoznak. Ezek az alkatrészek a napelem össztömegének 84,6%-t teszik ki, de egy 60 cellás alumínium Al-BSF (Back Surface Field) napelem hasznosítható anyagainak mindössze 34,3%-ából várható potenciális bevétel.

Az Si-napelemeket vizsgálva a kutatók háromféle újrahasznosítási lehetőséggel számolnak:

A napelemhulladék újrafelhasználása
A hasznosítható alkatrészek kinyerése (hasonlóan a jelenlegi kereskedelmi eljárásokhoz)
A hasznosítható anyagok kinyerése

Újrafelhasználás

A garanciával már nem rendelkező napelemek újbóli felhasználása gyors és egyszerű folyamat: biztonságos újrafelhasználásuk mindössze tisztítást, szemrevételezést, és egy gyors tesztet igényel. A terméket ezután használt napelemként lehet értékesíteni, de amint működésképtelenné válik, elkerülhetetlen az újrahasznosítása.

Forrás: PV magazine

Az alkatrészek kinyerése

Az alkatrészek eltávolítása a kereskedelemben kapható gépekkel történik, amely folyamat során leveszik a napelemek alumíniumkeretét, majd kiemelik a csatlakozó dobozt. Így nyerik ki végül az Si-napelemcellát tartalmazó üveglapot – a beágyazó rétegeket és a hátlapot bezúzzák, megolvasztják, és új üvegtermékeket öntenek belőle. Az eljárás során kinyert üveg a szennyeződések miatt gyengébb minőségű, és mérgező anyagok is felszabadulhatnak, amelyeket biztonságos módon kell kezelni.

A hasznosítható anyagok kinyerése

Az anyagok kinyerése hasonlóképpen zajlik, mint az alkatrészek kinyerése: az alumínium keretet és a csatlakozó dobozt szétválasztják a napelemtől. Ezután a napelemet hőbontásos technológiának, úgynevezett pirolízisnek vetik alá, majd további kémiai eljárásokkal olyan értékes anyagokat nyernek ki belőle, mint például a szilícium vagy az ezüst.

Várható bevétel

A kutatók becslései alapján egy 60 cellás alumínium Al-BSF napelem újrafelhasználásából 22$, alkatrészeinek kinyerésével 18,14$, a hasznosítható anyagok kinyerésével pedig 10,61$ bevétel várható napelemenként. A legjobb megoldás a korábbi anyagok újrafelhasználása lenne, ám nem könnyű minden évben kellő nagyságú és stabilitású felvevőpiacot találni a rengeteg kidobásra szánt napelemeknek.

Az alkatrészek és a anyagok kinyerését a napelemek és a szilíciumcellák szerkezetének és hatékonyságának egységesítésével lehetne optimalizálni, ugyanis ezáltal olcsóbbá válna a leselejtezett PV-panelek begyűjtése és feldolgozása. Fejlődő iparág lévén azonban nem valószínű, hogy jelenleg ilyen egységesítéseket be lehetne vezetni.

Köszönhetően a folyamatos fejlesztéseknek és beruházásoknak, a PV-ipar hihetetlen sebességgel fejlődik. A szilícium-alapú napelemek gyártói jelenleg arra koncentrálnak, hogy megbízható és hatékony napelemek gyártásával hogyan tudnak a lehető legköltséghatékonyabb módon lépést tartani a legújabb trendekkel. Az újrahasznosítás gondolata csak ezután következik. Mindazonáltal megfigyelhető, hogy a lakossági és a vállalati ügyfelek között is egyre nő a napelemes rendszerekbe történő beruházási aktivitás, így várhatóan az újrahasznosítási ágazatban is növekvő gazdasági lehetőségekre lehet számítani.