Naukowcy z Politechniki Gdańskiej opracowali metodę odzyskiwania krzemu ze zużytych modułów fotowoltaicznych. Teraz pracują nad tym, by wdrożyć tę technologię na skalę przemysłową.
W Polsce jest coraz więcej energetyki słonecznej. Zarówno tej na dachach domów, jak i paneli składających się na farmy fotowoltaiczne. Łącznie instalacje te mają już ponad 10 gigawatów mocy.
Jest to ekologiczny sposób pozyskiwania energii elektrycznej. Jednak okres eksploatacji modułów fotowoltaicznych wynosi średnio ok. 25-30 lat. Jeśli nie chcemy, by trafiały potem na wysypiska śmieci, potrzebne są metody odzysku materiałów.
Metoda opracowana przez polskich naukowców
Przykład takiego rozwiązania to metoda opracowana przez zespół naukowy z Politechniki Gdańskiej.
– Opracowaliśmy, chroniony patentem, sposób wydobywania ogniwa krzemowego z modułu, tak, aby w procesie odzysku pozostał krzem o czystości 99,99 proc. i można było go ponownie wykorzystać w produkcji ogniw PV – mówi kierowniczka projektu, profesor Ewa Klugmann-Radziemska, cytowana w komunikacie uczelni.
– Nasza technologia jest wyjątkowa jeśli chodzi o odzysk czystego krzemu i nie ma obecnie w publikacjach naukowych na świecie podobnych rozwiązań, choć wiemy, że przemysł za granicą prowadzi działania w tym zakresie – dodaje.
Tymczasem w Polsce nie ma jeszcze zakładu zajmującego się recyklingiem zużytych paneli fotowoltaicznych.
Na czym polega odzyskiwanie materiałów?
Moduł fotowoltaiczny składa się z aluminiowej ramy, szkła, laminatu oraz ogniw krzemowych.
– Aby uwolnić ogniwo, trzeba oddzielić od podłoża krzemowego te warstwy, które były nanoszone w procesie technologicznym. Stosujemy tu procesy: mechaniczne (zdjęcie aluminiowej ramy), termiczne (odparowanie laminatu w procesie pirolizy), oraz chemiczne – mówi prof. Klugmann-Radziemska.
Te trzy procesy łącznie zajmują około godziny. Jeśli nie uda się odzyskać całego tzw. wafla krzemowego, naukowcy będą pracować nad jego fragmentami. Sproszkowany krzem przetopią w specjalnym piecu.
Wyniki badań zespołu z Politechniki Gdańskich mają stanowić wytyczne do biznesplanu i linii technologicznej dla firmy wdrażającej technologię. Proces przemysłowy zostanie zautomatyzowany
– Produkcja szkła, aluminium i krzemu wysokiej czystości, czyli materiałów używanych do produkcji modułów fotowoltaicznych, to najbardziej energochłonne technologie w produkcji przemysłowej – podkreśla kierowniczka projektu.
Dlatego też zastosowanie materiałów z recyklingu pozwoli znacznie ograniczyć zużycie energii przy produkcji kolejnych modułów.
Rynek recyklingu paneli
Firma konsultingową Rystad Energy opublikowała w tym roku prognozę dla światowego rynku recyklingu zużytych paneli fotowoltaicznych. Dziś zwykle zużyte panele trafiają na wysypiska, bo odzyskiwanie materiałów jest na razie mało opłacalne.
Rystad Energy prognozuje, ze w 2040 r. wykorzystanie odzyskanych materiałów może stanowić 6 proc. inwestycji w nową fotowoltaikę na całym świecie wobec zaledwie 0,8 proc. obecnie. Wartość materiałów do ponownego wykorzystania wzrośnie z dzisiejszych 170 mln dolarów do 27 mld dolarów w 2030 r. i blisko 80 mld w 2050.
– Rosnące koszty energii, ulepszona technologia recyklingu oraz regulacje rządowe mogą utorować drogę dla rynku, na którym więcej wycofanych paneli słonecznych jest wysyłanych do recyklingu, a nie na najbliższe wysypisko – komentowała analityczka Rystad Energy Kristin Stuge, cytowana w komunikacie firmy.