Panneaux solaires traditionnels
en silicium
Le silicium, matériau semi-conducteur, est utilisé sous la forme de plaquettes minces dans des modules solaires standards. Une partie importante du silicium, obtenue à des coûts énergétiques élevés, se retrouve néanmoins perdue directement après la production. En effet, lors de la coupe des plaquettes à partir de blocs importants, une poudre fine de silicium est perdue, ce qui représente une quantité de matériau presque aussi importante que celle contenue dans le produit final. Ceci est dû au fait que la scie utilisée, par exemple un fil en carbure de silicium ou en diamant, est à peu près aussi épaisse que chaque plaquette elle-même. Le traitement de cette poudre résiduelle est donc au coeur du projet mené par le HZDR, en coopération avec l'entreprise italienne Garbo, les Universités de Greenwich au Royaume-Uni et de Padoue en Italie, ainsi que EAAT, PME basée à Chemnitz (Allemagne).
"Les rebus de silicium situés dans la poussière de découpe doivent être nouvellement fondus. Pour cela, ils doivent d'abord être séparés du liquide utilisé lors de la coupe à l'aide d'un champ magnétique. Par la suite, la poussière est comprimée et fondue. Toutefois, cette poussière contient des impuretés. Etant donné que la surface des copeaux est grande par rapport à leur volume, une oxydation a lieu de sorte qu'une grande quantité de dioxyde de silicium non souhaité peut se former. En outre, des particules de carbone s'immiscent dans la poussière de découpe et lors de la fusion, du carbure de silicium, tout aussi indésirable, est produit. Notre objectif est d'atteindre un procédé économiquement et écologiquement rationnel pour recycler les déchets de silicium de façon industrielle", explique Sven Eckert, coordinateur du projet au HZDR.
Le brassage électromagnétique et la séparation jouent un rôle clef dans le recyclage de la matière. "En particulier, la question de savoir comment le champ magnétique et la bobine doivent être configurés pour déplacer le mélange contaminé de façon efficace, nous intéresse beaucoup. Nous travaillons actuellement à séparer les impuretés par agitation électromagnétique et à les laisser se déplacer vers les extrémités, où elles peuvent être accumulées et récupérées", explique M. Eckert. Toutefois, le résultat souhaité ne pourra être atteint qu'à l'aide d'une combinaison délicate des paramètres du champ magnétique. Dans cet objectif, un prototype va être construit au HZDR, sur lequel les chercheurs pourront étudier les différentes étapes du processus avec un modèle similaire à l'alliage de silicium. Les premiers éléments obtenus seront alors dirigés vers un second appareil à l'Université de Padoue. Le silicium y sera traité à sa température de fusion: 1410 degrés Celsius. L'entreprise EAAT conçoit et fournit l'alimentation électrique, qui doit être capable de conduire différentes étapes de chauffage et d'ajuster parallèlement différentes fréquences pour les champs magnétiques.
En Allemagne, environ 32 GW de panneaux photovoltaïques sont déjà installés, et l'industrie photovoltaïque prévoit plus de 200 GW supplémentaires. De nouveaux concepts sont donc nécessaires pour améliorer la rentabilité économique des panneaux solaires. Si l'objectif de réutilisation des déchets de silicium est atteint dans le cadre du projet SIKELOR, l'industrie solaire pourra faire diminuer les coûts de production. Actuellement, le silicium est coté à environ 18 dollars le kilo sur le marché mondial ; les experts s'attendent néanmoins à une augmentation considérable dans les prochaines années. Les partenaires du projet SIKELOR visent un coût de seulement dix dollars par kilogramme de silicium recyclé.
Source: BE Allemagne numéro 635 (15/11/2013) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /74328.htm
