Harry Cohen Tanugi

Des scientifiques viennent de transformer de vieux panneaux solaires en matériaux permettant de capter la chaleur.

Les panneaux solaires sont des éléments technologiques complexes qui, en fin de vie, se dégradent en de grandes et encombrantes feuilles de déchets électroniques. Pensez-y : Les panneaux solaires ont une durée de vie limitée à 30 ans, c'est pourquoi les déchets mondiaux provenant des panneaux solaires en fin de vie devraient atteindre 8 millions de tonnes en 2030 et 80 millions de tonnes en 2050.

La majorité du monde n'a actuellement aucun plan pour faire face à ce problème de déchets ; cependant, un groupe de scientifiques de l'Agence pour la science, la technologie et la recherche (A*STAR) et de l'Université technologique Nanyang de Singapour (NTU Singapour) pourrait avoir trouvé une solution miracle à ce problème croissant.

Selon une étude, les chercheurs ont mis au point une nouvelle technologie qui permet de transformer les panneaux solaires périmés en un nouveau matériau thermoélectrique à haute performance qui absorbe la chaleur et la convertit en électricité. publiée dans le journal Matériaux avancés.

Transformer une limitation en opportunité

Pour aller au cœur de ce problème, il faut connaître l'architecture des cellules solaires, qui sont les éléments constitutifs des panneaux solaires. Les cellules solaires sont composées de silicium, d'aluminium, de cuivre, d'argent, de plomb et d'un mélange complexe d'autres matériaux.

Il est difficile de recycler ces matériaux individuellement, c'est pourquoi les procédures de recyclage actuelles se concentrent principalement sur le verre et la structure de support métallique, tandis que le silicium - qui constitue 90 % des cellules solaires - finit dans les décharges. Malheureusement, le silicium recyclé présente des impuretés et des défauts, qui l'empêchent d'être utilisé pour fabriquer des cellules solaires fonctionnelles, selon un communiqué de presse.

Dans la dernière étude, les chercheurs ont décidé de transformer cette limitation en opportunité et ont converti de vieilles cellules solaires en matériau thermoélectrique amélioré. Cette méthode tire parti des caractéristiques divergentes des thermoélectriques par rapport aux cellules solaires, où la présence d'impuretés et de défauts tend à améliorer plutôt qu'à détériorer les performances.

C'est utile pour la fabrication de composants d'énergie renouvelable.

Pour y parvenir, les chercheurs ont utilisé la technologie du broyage à boulets pour réduire les cellules solaires en une fine poudre, ce qui leur a permis de conférer au silicium mis au rebut des propriétés thermoélectriques telles que la conversion d'énergie et l'efficacité de refroidissement. Ensuite, du phosphore et du germanium en poudre ont été ajoutés pour modifier leurs propriétés d'origine avant que le mélange de poudres ne soit traité par frittage par plasma d'étincelles à une chaleur et une température élevées.

Les chercheurs ont mis au point un échantillon présentant les performances thermoélectriques les plus optimisées, avec un facteur de mérite thermoélectrique (zT) record de 0,45 à 873 K, ce qui est le meilleur parmi les thermoélectriques en silicium élémentaire. Ce résultat est extrêmement important, car ces technologies pourraient prolonger le cycle de vie de divers produits et réduire les déchets pour cultiver une économie circulaire.

En tirant parti de nos techniques de récupération des ressources et en collaboration avec A*STAR, nous avons prouvé qu'il était possible d'obtenir des matériaux précieux, de haute qualité et utiles pour la fabrication de composants d'énergie renouvelable. Dans ce cas, il s'agit de développer un matériau thermoélectrique à haute performance capable de récolter la chaleur et de la transformer en électricité", a déclaré l'auteur associé de l'étude, le professeur Nripan Mathews de la NTU, qui est le directeur du groupe "Renewables & ; Low-Carbon Generation" de l'Energy Research Institute.

Résumé de l'étude :
Deux décennies après l'expansion rapide du photovoltaïque, le nombre de panneaux solaires arrivant en fin de vie augmente. Alors que les métaux précieux tels que l'argent et le cuivre sont généralement recyclés, le silicium, qui constitue la majeure partie des cellules solaires, est mis en décharge. Cela est dû à la nature sensible aux défauts et aux impuretés de la plupart des technologies à base de silicium, ce qui rend la purification du silicium usagé peu rentable. Les thermoélectriques représentent une classe rare de matériaux dans lesquels les défauts et les impuretés peuvent être modifiés pour améliorer les performances. Cela s'explique par la nature majoritaire des porteurs, qui les rend tolérants aux défauts et aux impuretés. Ici, le recyclage du silicium provenant de déchets photovoltaïques (PV) en thermoélectriques est possible. Cela se fait en dopant 1 % de Ge et 4 % de P, ce qui donne un facteur de mérite (zT) de 0,45 à 873 K, le plus élevé parmi les thermoélectriques à base de silicium. Ce travail représente une pièce importante du puzzle dans la réalisation d'une économie circulaire pour le photovoltaïque et les déchets électroniques.



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