Утилізація чи переробка? Що чекає відпрацьовані сонячні панелі в майбутньому.

Міжнародне агентство з відновлювальних джерел енергії прогнозує, що до 2050 року у світі накопичиться до 78 мільйонів метричних тонн відпрацьованих сонячних панелей. На сьогодні 90% всіх встановлених сонячних модулів зроблено на основі кремнію. Однак налагодженої системи комерційного перероблення сонячних батарей ще не існує. Навіть провідні організації з відходів фотоелектричних систем, такі як PV CYCLE в ЄС та Solar Energy Industries Association у США, все ще мають обмежені можливості та технології.

Але ж дослідження ведуться. Наприклад, Університет штату Арізона у співпраці з кількома іншими університетами та компаніями, такими як First Solar та DuPont, вивчають доцільність та можливості переробки кремнієвих (Si) сонячних модулів. Їхній звіт опубліковано в журналі Progress in Photovoltaic. У рамках цього дослідження проводиться огляд поточної ситуації щодо процесів перероблення з метою запропонувати подальші ефективні підходи утилізації кремнієвих модулів.

Різні напрямки утилізації

Для вторинного використання з панелі зазвичай береться лише переднє скло як склобій, алюміній з рами та мідь з кабелю. Ці компоненти складають 84,6% від загальної ваги модуля, але лише 34,3% видобутого матеріалу з 60-коміркового алюмінієвого модуля (Al-BSF) забезпечують потенційний прибуток.

Дослідження можливостей утилізації кремнієвих модулів ведеться у трьох напрямках:

- - - Повторне використання модуля
    - Вилучення компонентів (аналогічно поточним комерційним процесам)
    - Видобуток всього можливого матеріалу для повторного використання

Повторне використання

Повторне використання сонячних панелей з вичерпаним терміном гарантії – це швидкий і простий процес, який вимагає лише очищення, візуального огляду та швидкого тестування панелі на справність. Якщо все гаразд, такі вживані модулі можна перепродати. Але, звісно, врешті-решт вони теж перестануть функціонувати й в будь-якому випадку мають бути утилізовані.

Джерело зображення: PV magazine

Вилучення компонентів

У разі вилучення компонентів, з модулів спеціальними машинами спочатку знімається алюмінієва рама, потім відокремлюється розподільна коробка й, нарешті, витягується скло з кремнієвим сонячним елементом. Інкапсульовані шари та задній лист подрібнюються та плавляться для подальшого виробництва скляних виробів. Однак через високий вміст домішок отримане в результаті цих процесів скло має нижчу якість і може виділяти токсичні речовини, тож сфери його використання обмежені.

Видобуток матеріалу

Для вилучення матеріалів спочатку від модуля так само від’єднується рама та розподільна коробка. Після чого модулі проходять піроліз та додаткову серію хімічних процесів для відокремлення високоцінних матеріалів, зокрема кремнію та срібла.

Потенційний дохід

За підрахунками дослідників, потенційний дохід від 60-коміркового полікристалічного модуля Al BSF становить 22 долари за повторне використання модуля, 18,14 долара за вилучення компонентів та 10,61 долара за видобуток матеріалу. Вочевидь, повторне використання є найвигіднішим варіантом, але де знайти постійний ринок для великої кількості модулів, що щороку призначається для виведення з експлуатації?

Щодо процесу вилучення компонентів та матеріалів, найкращим рішенням було б стандартизувати структуру кремнієвої комірки, ефективність та структуру модуля. У такому разі можна було б зменшити витрати на збір та перероблення відпрацьованих панелей. Однак сучасний ринок фотоелектрики динамічно розвивається, і стандартизація навряд чи відбудеться на такій ранній стадії.

Завдяки постійним розробкам та інвестиціям фотоелектрична галузь швидко зростає. Поки що найбільш актуальна проблема для виробників полягає в тому, щоб не відставати від останніх тенденцій у виробництві високонадійних та високоефективних сонячних панелей з мінімальною вартістю. Проблеми переробки та утилізації остаточно вирішаться згодом. А втім, завдяки дедалі більшим інвестиціям у сектор фотоелектрики з боку домогосподарств та підприємств, є підстави розраховувати на збільшення економічних можливостей у секторі вторинного використання матеріалів.