Kluczowe zagadnienia procesu recyklingu zużytych modułów fotowoltaicznych I i II generacji

W ramach technologii fotowoltaicznych wyróżniamy obecnie trzy generacje. Pierwsza z nich to ogniwa z mono- i polikrystalicznego krzemu (c-Si), druga obejmuje ogniwa wykonane na bazie technologii cienkowarstwowej, zarówno z krzemu amorficznego (a-Si), jak i diseleneku indowo-miedziowo-galowego (CIGS), tellurku kadmu (CdTe) oraz arsenku galu (GaAs). Trzecia generacja to najnowsze technologie, takie jak: organiczne ogniwa słoneczne, ogniwa uczulane barwnikami czy ogniwa hybrydowe. Przyjmuje się, że średnia długość życia modułu fotowoltaicznego wynosi około 17 lat, co w połączeniu ze wzrastającym zainteresowaniem technologią fotowoltaiczną wiąże się ze zwiększona ilością odpadów, trafiających na składowiska. Oszacowano, że w 2026 roku liczba odpadowych modułów fotowoltaicznych osiągnie 5 500 000 ton. Będą to zarówno pozostałości po procesie produkcji, elementy uszkodzone podczas użytkowania oraz zużyte moduły fotowoltaiczne. Rozwój technologii fotowoltaicznych prowadzi również do doskonalenia istniejących i badań nad opracowaniem nowych metod recyklingu, dostosowanych do procesów produkcji modułów. W pracy zaprezentowano stan wiedzy na temat opracowanych technologii recyklingu modułów, wykonanych z krystalicznego krzemu oraz modułów cienkowarstwowych. Przedstawiono wyniki badań własnych nad procesem delaminacji modułów oraz roztwarzania elementów ogniw wykonanych w obu technologiach. W wyniku przeprowadzonych badań określono minimalną temperaturę, która powinna zostać zastosowana podczas dekompozycji materiału laminującego. U dowodniono, że folie wykonane przez różnych producentów ulegają procesom delaminacji w różnym stopniu, co może być spowodowane różnicami w stopniu usieciowana i stosunkowi polietylenu do polioctanu winylu. Przy wykorzystaniu metody trawienia sekwencyjnego podczas usuwania metalizacji można odzyskać nawet 1,6 kg srebra na 1 t połamanych mono- i polikrystalicznych ogniw krzemowych.

At present we divide photovoltaic technologies into three generations. The first generation are monoand polycrystalline silicon solar cells (c-Si), the second one includes thin film technology both amorphous silicon (a-Si) and copper-gallium-indium diselenide (CIGS), cadmium telluride (CdTe), or gallium arsenide (GaAs). The third generation are newest technologies such as: organic solar cells, cells sensitized with dyes or hybrid cells. It is assumed that the average lifespan of the module is about 17 years, which in addition with the growing interest in solar technology results in an increasing amount of electronic waste in the land fields. I t has been estimated that in 2026, the number of waste photovoltaic modules will reach 5,500,000 tons. These will include both residues from the production process, components damaged during usage and end of life solar modules. Advanced photovoltaic technologies lead to the research and development of new methods of recycling adapted to the production processes. The article presents the state of knowledge regarding recycling technologies for modules from crystalline silicon and thin films. The results of own research of the delamination process and the recovery of cells elements in both technologies are introduced. As a result of the tests, the minimum temperature which should be used during the decomposition of the laminating material was determined. I t has been proven that foil made by different manufacturers is processed in varying degrees. That might be caused by differences in the cross-link degree and the ratio of polyvinyl acetate. U se of the sequential etching method to remove metallization, provides a possibility to recover up to 1.6 kg of silver per 1t of broken mono- and polycrystalline silicon cells.