Dans le cadre de son engagement pour la réduction de l'empreinte environnemental de la production énergétique, le CEA-Liten étudie cette problématique, et ses chercheurs ont développé une solution innovante visant à faciliter la séparation des couches du module PV et ainsi le recyclage des panneaux en fin de vie.
Chiffres clés
Durée de vie des panneaux PV ~ 30ans
Volume cumulé estimatif de panneaux à recycler en 2050 : 60 millions de tonnes
90% de la masse des panneaux peuvent être récupérés aujourd'hui, mais les étapes de traitement sont complexes et énergivores
| Cette solution repose sur l'utilisation d'un nouvel encapsulant spécialement conçu pour permettre une séparation efficace des différents composants des modules, tout en conservant des propriétés optiques et thermomécaniques compatibles avec l'application photovoltaïque. Pour ce faire, nous avons exploré une nouvelle classe de matériaux polymères appelée vitrimères*, comme alternative aux matériaux thermodurcissables traditionnellement utilisés. Le défi majeur était de développer un tel matériau complétement transparent, une première dans l'état de l'art ! Les chercheurs ont atteint cet objectif grâce à une approche innovante basée sur la chimie des siloxanes.
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Ces nouveaux encapsulants vitrimères transparents ont ensuite été intégrés avec succès dans des mini-modules photovoltaïques. L'adhésion entre le vitrimère et le verre reste robuste, un autre défi relevé par cette innovation. Les tests réalisés en environnement représentatif ont démontré des résultats remarquables, avec des performances électriques proches de celles des modules de référence et une transmission optiques proches de 90%. Les différents composants du module PV (verre, cellules solaires, encapsulant, backsheet) ont effectivement pu être séparés par délamination à chaud, permettant une séparation des composants préservant leur pureté, une étape critique pour la circularité des matières dans le photovoltaïque.
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Suite à cette preuve de concept, nos travaux se poursuivent pour approfondir l'évaluation de ces nouveaux matériaux, optimiser leur formulation et développer des méthodes de synthèse en procédé continu.
* Un vitrimère est un polymère thermodurcissable capable d’être transformé de manière analogue à un thermoplastique via des échanges de liaisons covalentes, et présente une durabilité analogue aux thermodurcissable avec la recyclabilité des thermoplastiques.