Een door de EU gefinancierd initiatief heeft methoden ontwikkeld voor het terugwinnen van waardevolle materialen uit fotovoltaïsch (PV) afval zoals silicium (Si) voor hergebruik in de industrie.

Volgens de EU-richtlijn voor afgedankte elektrische en elektronische apparatuur (AEEA) 85 procent van het PV-afval moet worden teruggewonnen en 80 procent moet worden gerecycled en hergebruikt, tegen 2018.

Het Horizon2020 CABRISS-project heeft geholpen om de wettelijke verplichtingen onder de WEEE-richtlijn om te zetten in nieuwe zakelijke kansen door te pionieren met een circulaire economie op basis van gerecycled, hergebruikt en teruggewonnen indium (In), Si en zilver (Ag) materialen voor PV en andere toepassingen.

Ondersteund door SPIRE (Duurzame procesindustrie door middel van hulpbronnen- en energie-efficiëntie), het consortium bestond uit 11 bedrijven en 5 onderzoeksinstituten uit 9 EU-landen die in een publiek-private samenwerking werkten.

Volgens projectcoördinator David Pelletier:"CABRISS richt zich voornamelijk op een waardeketen voor fotovoltaïsche productie, waarmee de sectoroverschrijdende industriële symbiose met gesloten-lusprocessen wordt aangetoond." Industriële symbiose beschrijft een netwerk van diverse organisaties voor het bevorderen van eco-innovatie, cultuurverandering op lange termijn, en het verbeteren van zakelijke en technische processen. CABRISS ontwikkelde dit proces door grondstoffen te leveren als grondstof voor andere industrieën.

Waardevolle materialen uit PV-afval

Onderzoekers gebruikten drie verschillende bronnen van PV-afval in het project. De eerste betrof een nieuwe techniek voor het delamineren en terugwinnen van alle hoogwaardige materialen zoals Ag, In, Si en hoogzuiver glas van PV-end-of-life dunne film en op Si gebaseerde PV-modules. De tweede omvat vast afval van de PV-productie, bestaande uit een mengsel van gebroken Si-wafels en cellen. De uiteindelijke bron is droog Si-poeder PV-productieafval, bekend als kerf, teruggewonnen uit materiaal dat verloren is gegaan tijdens het snijproces.

Projectpartners gebruikten lasertechnologie om de dunne-film fotovoltaïsche modules te openen zonder schade, wat resulteert in een hogere waarde voor het gerecyclede glas. "Voor op Si gebaseerde PV-modules, een innovatieve en op water gebaseerde technologie ontwikkeld die, in tegenstelling tot conventionele versnipperingstechnologieën, breekt geen glas, waardoor alle materialen in Si PV-modules worden verzameld, ', zegt Pelletier.

Economisch efficiënt en milieuvriendelijk

Deze aanpak maakte de weg vrij voor hoogwaardige, high-yield recycling van PV-modules (dunne film en silicium) met economisch efficiënte terugwinning van alle herbruikbare materialen. "Het resultaat is WEEE-conforme recycling van PV-afval, verhoging van de opbrengst en kwaliteit van teruggewonnen materialen, inclusief silicium, indium, zilver, en hoogwaardig onbeschadigd glas, "Pelletier legt uit.

Verder, onderzoekers testten innovatieve kosteneffectieve methoden voor de extractie en het herstel van Ag en Si. Ze toonden ook de mogelijkheid aan om het teruggewonnen Si uit gebroken wafels en cellen te zuiveren tot zonnekwaliteit (5N-kwaliteit) door pyro- en hydro-metallurgische processen voor direct hergebruik in de PV-industrie. "Verfijning van siliciumkerf heeft al geleid tot metallurgische siliciumkwaliteiten van 3N tot 4N, ", stelt Pelletier.

CABRISS komt de samenleving ten goede door het vermijden van de milieu-impact van het storten van PV-afval en de hoge energie die wordt geïnvesteerd in de productie van nieuw Si dat nog niet eerder in de productie is gebruikt. Het vermindert ook de milieu-impact van het recyclingproces zelf door de recyclingprocedures te optimaliseren op basis van de resultaten van de levenscyclusanalyse. "In aanvulling, rapporten over goede praktijken op het gebied van de traceerbaarheid van afval tussen PV-fabrikanten/PV-recyclers zullen de mogelijkheden voor recycleerbaarheid en de inzamelingsefficiëntie helpen verbeteren, ' merkt Pelletier op.