Nouveaux panneaux solaires à partir de déchets de panneaux solaires

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L'énergie solaire est une énergie propre. Pur et simple.

Mais les choses commencent à se compliquer lorsqu’il s’agit d’obtenir les matières premières dont nous avons besoin pour fabriquer des panneaux solaires. Non seulement la plupart de ces matières premières proviennent de Chine, mais jusqu’à un tiers de ces matières sont perdues au cours du processus de fabrication.

«Mais il est possible de récupérer ce matériau dans le cadre du processus de production», explique Martin Bellmann. Il est Business Developer senior chez SINTEF Industry et dirige le projet international de panneaux solaires financé par l'UE appelé Icarus.

« Et peut-être que cela nous permettra d’établir une nouvelle industrie basée sur l’énergie solaire en Europe », dit-il.

Les panneaux solaires représentent actuellement 60 pour cent de la croissance mondiale des énergies renouvelables.

Bellmann explique comment les panneaux solaires commencent avec le quartz minéral, utilisé pour fabriquer du silicium ultra-pur. Tout d’abord, le silicium est fondu dans un creuset et un cristal de silicium, ou lingot, est retiré.

«Le lingot forme une sorte de cylindre qui grandit et grandit en retirant lentement le silicium du creuset», explique Bellmann. "Il est ensuite découpé pour former un bloc à côtés carrés qui est scié en fines tranches, ou plaquettes, comme nous les appelons, les chercheurs."

Une plaquette typique n’a que 0,13 millimètres (13 micromètres) d’épaisseur, et ce sont ces plaquettes qui sont utilisées pour fabriquer des panneaux solaires.

Mais tout ce sciage produit beaucoup de poudre de « sciure ». C'est comme scier une planche de bois : une partie du bois est perdue sous forme de sciure. La même chose se produit lorsque vous sciez un lingot de silicium, même si vous utilisez de fins fils de diamant. Une partie de la matière sera toujours perdue sous forme de « poudre de silicium ».

«Nous perdons 35 pour cent du silicium sous forme de poudre noire», explique Bellmann.

C'est cette poudre, qu'il appelle le nouvel or noir, que les chercheurs visent à exploiter.

« Aujourd’hui, nous jetons simplement cette poudre. Ce que fait le projet Icarus, c’est avant tout de rechercher des moyens de réintégrer la poudre dans la chaîne de valeur et de l’utiliser pour fabriquer des cristaux de silicium et des panneaux solaires », explique-t-il.

La poudre est collectée dans un mélange de boues liquides qui contient également des contaminants issus du processus de sciage tels que l'oxygène, le carbone, le nickel, le fer et l'aluminium.

"Le silicium contaminé par ces métaux n'est pas bon pour la fabrication de panneaux solaires", explique Bellman.

C'est pourquoi il travaille avec les partenaires du projet Icarus pour trouver des moyens de décontaminer la poudre de silicium afin qu'elle puisse être recyclée comme matière première pour de nouveaux panneaux solaires.

Ce que nous considérons aujourd’hui comme des déchets peut être utilisé dans d’autres produits comme les batteries de véhicules électriques. Plusieurs partenaires testent différentes manières de séparer le silicium du mélange contaminé.

L’objectif est bien entendu de mieux exploiter la matière première, ce qui sera bénéfique pour l’environnement et le climat. Mais l’objectif déclaré est également que l’Europe parvienne à une plus grande autosuffisance.

«Le secteur européen des panneaux solaires était autrefois plus important qu'il ne l'est aujourd'hui, mais tout a été transféré en Chine», explique Bellmann. « Aujourd'hui, nous dépendons fortement des matières premières en provenance d'Asie, et le silicium ne fait pas exception. Nous prévoyons d'utiliser la poudre de silicium pour contribuer à réduire notre dépendance à l'égard de la Chine. »

Bellmann espère que le projet de recherche Icarus constituera la base d'une nouvelle industrie, peut-être également en Norvège. L’énergie norvégienne est propre, ce qui constitue un avantage majeur dans ce contexte.

L'avantage du projet Icarus est que les chercheurs envisagent de recycler les creusets en quartz utilisés pour fondre le silicium avant qu'il ne soit transformé en cristaux.

« Les creusets se brisent lorsqu'ils refroidissent dans le four de fusion. Chaque fois que vous sentez du quartz, vous devez vous procurer un nouveau creuset et jeter l'ancien. Notre objectif est de l'utiliser comme matière première pour fabriquer du carbure de silicium », explique Bellmann.

Le carbure de silicium est utilisé, entre autres, dans l’industrie électronique, et les véhicules électriques ne sont que l’un des nombreux produits qui contiennent ce matériau.