Βιβλιογραφία: Ανακύκλωση ηλιακών φωτοβολταϊκών

Παραγωγή αποβλήτων ηλιακών φωτοβολταϊκών χωρών

Διαδραστικός χάρτης για να δείτε ποιες χώρες παράγουν τα περισσότερα απόβλητα ηλιακών πάνελ

Όροι & Λέξεις-κλειδιά αναζήτησης

Βιβλιογραφία

Ανασκόπηση Διαδικασιών Ανακύκλωσης Φωτοβολταϊκών Μονάδων

Lunardi, Marina Monteiro, Juan Pablo Alvarez-Gaitan και José I. Bilbao και Richard Corkish. Ανασκόπηση Διαδικασιών Ανακύκλωσης Φωτοβολταϊκών Μονάδων. Ηλιακά πάνελ και Φωτοβολταϊκά Υλικά. IntechOpen, 2018. https://doi.org/10.5772/intechopen.74390 .

Αφηρημένη

Οι εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών (PV) ηλιακών πλαισίων αναπτύσσονται εξαιρετικά γρήγορα. Ως αποτέλεσμα της αύξησης, ο όγκος των μονάδων που φτάνουν στο τέλος της ζωής τους θα αυξηθεί με τον ίδιο ρυθμό στο εγγύς μέλλον. Αναμένεται ότι μέχρι το 2050 ο αριθμός αυτός θα αυξηθεί σε 5,5-6 εκατομμύρια τόνους. Συνεπώς, μέθοδοι για την ανακύκλωση ηλιακών πλαισίων αναπτύσσονται παγκοσμίως για τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των απορριμμάτων φωτοβολταϊκών και για την ανάκτηση μέρους της αξίας των παλαιών πλαισίων. Οι τρέχουσες μέθοδοι ανακύκλωσης μπορούν να ανακτήσουν μόνο ένα μέρος των υλικών, επομένως υπάρχει αρκετός χώρος για πρόοδο σε αυτόν τον τομέα. Επί του παρόντος, η Ευρώπη είναι η μόνη δικαιοδοσία που διαθέτει ισχυρό και σαφές ρυθμιστικό πλαίσιο για την υποστήριξη της διαδικασίας ανακύκλωσης Φ/Β. Αυτή η ανασκόπηση παρουσιάζει μια σύνοψη των πιθανών διαδικασιών ανακύκλωσης Φ/Β για ηλιακές μονάδες, συμπεριλαμβανομένων των τεχνολογιών c-Si και λεπτής μεμβράνης, καθώς και μια επισκόπηση της παγκόσμιας νομοθεσίας. Μέχρι στιγμής, οι διαδικασίες ανακύκλωσης των μονάδων c-Si είναι ασύμφορες, αλλά είναι πιθανό να επιβάλλονται σε περισσότερες δικαιοδοσίες. Υπάρχει δυνατότητα ανάπτυξης νέων οδών για την ανάπτυξη της βιομηχανίας διαχείρισης απορριμμάτων φωτοβολταϊκών και να προσφέρει απασχόληση και προοπτικές τόσο για τους επενδυτές του δημόσιου όσο και του ιδιωτικού τομέα.

Καλύτερες στιγμές

• Η κυρίαρχη ηλιακή τεχνολογία (περίπου το 90% της αγοράς) είναι το Crystalline Silicon (c-Si)
• Η εκτιμώμενη εγκατεστημένη ισχύς το 2050 είναι 4500 GW σύμφωνα με τον Διεθνή Οδικό Χάρτη τεχνολογίας για τα φωτοβολταϊκά (ITRPV)
• Τα απόβλητα ΦΒ καταλήγουν σήμερα σε δαπανηρές χωματερές
• Ο μόλυβδος και ο κασσίτερος που υπάρχουν στα φωτοβολταϊκά μπορεί να προκαλέσουν περιβαλλοντική ζημιά
• Πολύτιμα μέταλλα όπως ο άργυρος, ο χαλκός, το γάλλιο, το κάδμιο, το αλουμίνιο και το πυρίτιο πρέπει να ανακτηθούν
• Οι τρέχουσες μέθοδοι ανακύκλωσης βασίζονται κυρίως σε διαδικασίες ανακύκλωσης
• Η διαδικασία ανακύκλωσης μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι καλά ανεπτυγμένη από άλλες τεχνολογίες φωτοβολταϊκών
• Μόνο το 10% των φωτοβολταϊκών μονάδων ανακυκλώνεται παγκοσμίως λόγω έλλειψης κανονισμών
• Εκτός από την Ευρωπαϊκή Ένωση, καμία δεν έχει ισχυρό ρυθμιστικό πλαίσιο
• Πολλές χώρες εξακολουθούν να θεωρούν τα απόβλητα ΦΒ ασήμαντα σε σύγκριση με άλλα ΑΗΗΕ και οι διαδικασίες ανακύκλωσης αντιοικονομικές
• Η ανακύκλωση μπορεί να διασφαλίσει τη βιωσιμότητα της μακροπρόθεσμης αλυσίδας εφοδιασμού
• Η ανάκτηση έως και 90% των υλικών δεν είναι επαρκής σε σύγκριση με το κόστος παραγωγής ηλιακών πλαισίων λεπτής μεμβράνης
• Η FirstSolar, η Pilkington, η Sharp Solar και η Siemens Solar επενδύουν στην έρευνα για τις ηλιακές μονάδες στο EoL

Κύρια σημεία εστίασης της διαδικασίας ανακύκλωσης ηλιακής ενέργειας

1. Αποφυγή ζημιών στα Φ/Β κύτταρα και υλικά
2. Οικονομική σκοπιμότητα
3. Υψηλό ποσοστό ανάκτησης των υλικών που έχουν
   • υψηλή νομισματική αξία
   • είναι τρομακτικά ή επικίνδυνα
   • μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί στην αλυσίδα εφοδιασμού
4. Για να δημιουργήσετε σχέδιο ενότητας "φιλικό προς την ανακύκλωση".

Νομοθετικό πλαίσιο για τα απόβλητα ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού (WEEE) Οδηγία 2012/19/ΕΕ

• Στόχοι και Στόχοι
  • για τη διατήρηση, προστασία και βελτίωση της ποιότητας του περιβάλλοντος
  • για την προστασία της ανθρώπινης υγείας και
  • αξιοποίηση των φυσικών πόρων με σύνεση και λογική
• Κάθε κράτος μέλος της ΕΕ έχει κανονισμούς που διέπουν τη συλλογή, τη μεταφορά και την ανακύκλωση φωτοβολταϊκών μονάδων που έχουν φτάσει στο τέλος της ζωής τους από τον Φεβρουάριο του 2014.

Πρόσφατη ανάπτυξη του πλαισίου σε άλλες χώρες

Ιαπωνία

• Η κύρια αιτία της ταχέως επεκτεινόμενης εγκατάστασης ηλιακών μονάδων στην Ιαπωνία, η οποία έχει τη δυνατότητα να οδηγήσει σε σοβαρό πρόβλημα με τα απόβλητα, είναι το "feed-in-tariff", το οποίο εφαρμόστηκε από την ιαπωνική κυβέρνηση το 2012.
• Για τη σωστή απόρριψη των φωτοβολταϊκών μονάδων EoL, η Ιαπωνική Ένωση Φωτοβολταϊκών Ενέργειας (JPEA) ανέπτυξε εθελοντικές κατευθυντήριες γραμμές το 2017.

ΗΠΑ

• Ορισμένες πολιτείες υπερβαίνουν τον νόμο περί διατήρησης και ανάκτησης πόρων, ο οποίος ρυθμίζει τη διαχείριση απορριμμάτων.
• Σύμφωνα με το νομοσχέδιο 489 της Γερουσίας, το οποίο ταξινομεί τις φωτοβολταϊκές μονάδες EoL ως ​​Universal Waste, η Καλιφόρνια έχει το πρόσθετο όριο για την κατηγοριοποίηση επικίνδυνων υλικών (διευκολύνοντας την εύκολη μεταφορά).

Αυστραλία

• Η κυβέρνηση της Αυστραλίας αναγνωρίζει τη σημασία της ρύθμισης των απορριμμάτων φωτοβολταϊκών.
• Η Πολιτεία της Βικτώριας θα αναλάβει δημιουργικά μέτρα για την ελαχιστοποίηση των περιβαλλοντικών συνεπειών των ηλιακών συστημάτων. Αυτές οι προσπάθειες αποτελούν μέρος ενός πλαισίου εθελοντικής διαχείρισης προϊόντων που καθοδηγείται από τη βιομηχανία για την αντιμετώπιση των κινδύνων φωτοβολταϊκών συστημάτων και αποβλήτων.
• Οι φωτοβολταϊκές μονάδες παρατίθενται στον εθνικό νόμο περί διαχείρισης προϊόντων για να υποδηλώσουν ένα σχέδιο αντιμετώπισης των απορριμμάτων.

Τεχνολογίες ηλιακών φωτοβολταϊκών

Βασική δομή ηλιακής μονάδας πυριτίου

Βασικές δομές ηλιακών μονάδων λεπτής μεμβράνης

Τεχνολογίες Ανακύκλωσης Φωτοβολταϊκών

• Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι ανακύκλωσης c-Si PV
  1. Μηχανική διαδικασία
  2. Θερμική διαδικασία
  3. Χημική Διαδικασία

Φ/Β κύκλος

• πρώτος που καθιέρωσε εμπορική διαδικασία ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών c-Si και logistics αποβλήτων φωτοβολταϊκών σε ολόκληρη την ΕΕ
• πέτυχε ποσοστό ρεκόρ ανακύκλωσης 98%

Σύνοψη της διαδικασίας ανακύκλωσης κύκλου φωτοβολταϊκών για μονάδες c-Si ^[1]

FirstSolar

• Αναπτύχθηκε μια διαδικασία ανακύκλωσης για μονάδες CdTe
• Ανακτά το 90% γυαλί και 95% των ημιαγωγών υλικών.

Περίληψη της πρώτης διαδικασίας ανακύκλωσης ηλιακής ενέργειας για μονάδες CdTe

ANTEC Solar GmbH

• Έχει σχεδιαστεί ένα πιλοτικό έργο για την ανακύκλωση μονάδων CdTe

Σύνοψη της διαδικασίας ανακύκλωσης της ANTEC solar GmbH για μονάδες CdTe ^[1]

SolarWorld

• αυτή η εταιρεία έχει καθιερωμένη διαδικασία ανακύκλωσης c-Si
• ξεκίνησε την ανακύκλωση το 2003 με ένα πιλοτικό έργο με χρήση θερμικής διαδικασίας
• η διαδικασία ξεκινά με την πυρόλυση της μονάδας
• Το 84% του βάρους της μονάδας μπορεί να ανακτηθεί
• μπορεί να ανακτήσει έως και το 98% των αδιάσπαστων κυττάρων

Σύνοψη της διαδικασίας ανακύκλωσης SolarWorld για μονάδες Si ^[1]

Οργανισμός Ανάπτυξης Νέας Ενέργειας και Βιομηχανικής Τεχνολογίας (NEDO)

• Το πιλοτικό έργο χρηματοδοτήθηκε από την ιαπωνική κυβέρνηση
• η διαδικασία για το Si ή το CIS βασίζεται στην πυρόλυση των πολυμερών σε έναν κλίβανο

Σύνοψη της διαδικασίας ανακύκλωσης NEDO για μονάδες Si (πιλοτικό έργο) ^[1]

NPC Incorporated

• κατασκευάζει εξοπλισμό ανακύκλωσης ηλιακής ενέργειας
• η διαδικασία που ονομάζεται «μέθοδος ζεστού μαχαιριού»
• μπορεί να διαχωρίσει το κελί από το γυαλί σε μόλις 40 δευτερόλεπτα

Loser Chemie

• Αυτή η εταιρεία έχει ανεπτυγμένες και κατοχυρωμένες με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας πρωτότυπες διαδικασίες
• μηχανική και χημική επεξεργασία χρησιμοποιούνται για την ανακύκλωση ηλιακών κυττάρων

Σύνοψη της διαδικασίας ανακύκλωσης χαμένων Chemie για φωτοβολταϊκές μονάδες (πιλοτικό έργο) ^[1]

Ανάκτηση Φ/Β

• συνεργάστηκε με μεγάλους κατασκευαστές ηλιακών μονάδων στην Αυστραλία
• ανέπτυξε μια διαδικασία ανάκτησης αποδοτικών ηλιακών κυττάρων από κατεστραμμένες μονάδες

Η Διαδικασία Ανακύκλωσης Φ/Β Reclaim

Τεχνολογίες ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών που μελετήθηκαν παγκοσμίως

Ανασκόπηση σχετικά με τις εφικτές οδούς ανακύκλωσης και τις τεχνολογίες ηλιακών φωτοβολταϊκών μονάδων

Tao, Jing και Suiran Yu. "Ανασκόπηση σχετικά με τις εφικτές οδούς ανακύκλωσης και τις τεχνολογίες ηλιακών φωτοβολταϊκών μονάδων." Solar Energy Materials and Solar Cells 141 (31 Οκτωβρίου 2015). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2015.05.005 .

Αφηρημένη

Δεδομένης της ραγδαίας αύξησης της παραγωγής και εγκατάστασης φωτοβολταϊκών συστημάτων, η ανακύκλωση των φωτοβολταϊκών μονάδων γίνεται όλο και πιο σημαντική. Σε αυτή την εργασία, διερευνώνται τρεις τύποι οδών ανακύκλωσης από την οπτική γωνία του κύκλου ζωής στενού βρόχου, που είναι η ανακύκλωση των απορριμμάτων της κατασκευής, η ανακατασκευή απορριμμάτων και η ανακύκλωση. Για κάθε μονοπάτι, παρουσιάζονται αποδεδειγμένες τεχνολογίες και περιγράφονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι τεχνολογίες ανακύκλωσης για απόβλητα κατασκευής φωτοβολταϊκών και δομοστοιχεία στο τέλος του κύκλου ζωής τους διερευνώνται άγρια ​​και ορισμένες είναι εμπορικά διαθέσιμες, αν και εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις στην αποδοτικότητα της διαδικασίας, τη μείωση της πολυπλοκότητας της διαδικασίας, τις ενεργειακές απαιτήσεις και τη χρήση χημικών. Ορισμένες έρευνες έχουν διεξαχθεί σχετικά με την ανακατασκευή και την επαναχρησιμοποίηση φωτοβολταϊκών μονάδων. Η σχεδίαση εύκολης αποσυναρμολόγησης μπορεί να βελτιώσει την επαναχρησιμοποίηση πολύτιμων εξαρτημάτων. Διαπιστώθηκε επίσης ότι, αν και μελέτες έδειξαν ότι η ανακύκλωση απορριμμάτων κατασκευής φωτοβολταϊκών μονάδων και η ανακύκλωση μονάδων στο τέλος του κύκλου ζωής τους έχουν σημαντικές θετικές επιπτώσεις στη μείωση των περιβαλλοντικών φορτίων, η οικονομική βιωσιμότητα της ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών μονάδων εξακολουθεί να είναι δυσμενής και απαιτούνται πολιτικές για την ενθάρρυνση της ευθύνης του παραγωγού. μόνο στον τομέα της κατασκευής φωτοβολταϊκών αλλά και σε ολόκληρη τη βιομηχανία ενέργειας, και ένα αποτελεσματικό δίκτυο συλλογής θα πρέπει να είναι σημαντικό για την οικονομική βιωσιμότητα της επιχείρησης ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών μονάδων.

Καλύτερες στιγμές

• Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της ανακύκλωσης ηλιακών φωτοβολταϊκών
• Δυσμενές οικονομικό κίνητρο
• Τρεις τύποι διαδρομών ανακύκλωσης
  • ανακύκλωση απορριμμάτων μεταποίησης
  • ανακατασκευή δομοστοιχείων
  • ανακύκλωση απορριπτόμενων μονάδων
• Ανάγκη πολιτικής για τη δημιουργία αποτελεσματικού δικτύου συλλογής

Μια επισκόπηση της ανακύκλωσης υλικών στο τέλος του κύκλου ζωής των ηλιακών φωτοβολταϊκών πάνελ

Αφηρημένη

Τα ηλιακά πάνελ στο τέλος του κύκλου ζωής τους (EOL) μπορεί να γίνουν πηγή επικίνδυνων αποβλήτων, αν και υπάρχουν τεράστια οφέλη παγκοσμίως από την ανάπτυξη της παραγωγής ηλιακής ενέργειας. Η παγκόσμια εγκατεστημένη ισχύς φωτοβολταϊκών έφθασε περίπου τα 400 GW στο τέλος του 2017 και αναμένεται να αυξηθεί περαιτέρω στα 4500 GW έως το 2050. Λαμβάνοντας υπόψη τη μέση διάρκεια ζωής του πάνελ 25 ετών, τα παγκόσμια ηλιακά φωτοβολταϊκά απόβλητα αναμένεται να φτάσουν μεταξύ 4%-14% του Η συνολική δυναμικότητα παραγωγής έως το 2030 και να ανέλθει σε πάνω από 80% (περίπου 78 εκατομμύρια τόνοι) έως το 2050. Ως εκ τούτου, η απόρριψη των φωτοβολταϊκών πάνελ θα γίνει ένα σχετικό περιβαλλοντικό ζήτημα τις επόμενες δεκαετίες. Τελικά, θα υπάρξουν μεγάλα περιθώρια για την προσεκτική διερεύνηση της απόρριψης και της ανακύκλωσης των φωτοβολταϊκών πάνελ EOL. Η ΕΕ έχει πρωτοπορήσει τους κανονισμούς για τα ηλεκτρονικά απόβλητα φωτοβολταϊκών, συμπεριλαμβανομένων των στόχων συλλογής, ανάκτησης και ανακύκλωσης ειδικά για τα φωτοβολταϊκά. Η Οδηγία της ΕΕ για τα Απόβλητα Ηλεκτρικού και Ηλεκτρονικού Εξοπλισμού (ΑΗΗΕ) απαιτεί από όλους τους παραγωγούς που προμηθεύουν φωτοβολταϊκά πάνελ στην αγορά της ΕΕ να χρηματοδοτήσουν το κόστος συλλογής και ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών πάνελ EOL στην Ευρώπη. Μπορούν να αντληθούν διδάγματα από τη συμμετοχή της ΕΕ στη διαμόρφωση του ρυθμιστικού της πλαισίου για να βοηθήσει άλλες χώρες να αναπτύξουν κατάλληλες τοπικές προσεγγίσεις. Αυτή η ανασκόπηση επικεντρώθηκε στην τρέχουσα κατάσταση της ανακύκλωσης απορριμμάτων ηλιακών πάνελ, της τεχνολογίας ανακύκλωσης, της προστασίας του περιβάλλοντος, της διαχείρισης απορριμμάτων, των πολιτικών ανακύκλωσης και των οικονομικών πτυχών της ανακύκλωσης. Παρείχε επίσης συστάσεις για μελλοντικές βελτιώσεις στην τεχνολογία και τη χάραξη πολιτικής. Επί του παρόντος, η διαχείριση της ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών σε πολλές χώρες σκοπεύει να επεκτείνει τα καθήκοντα των κατασκευαστών φωτοβολταϊκών υλικών ώστε να συμπεριλάβει την ενδεχόμενη απόρριψη ή επαναχρησιμοποίησή τους. Ωστόσο, περαιτέρω βελτιώσεις στην οικονομική βιωσιμότητα, την πρακτικότητα, το υψηλό ποσοστό ανάκτησης και τις περιβαλλοντικές επιδόσεις της βιομηχανίας φωτοβολταϊκών σε σχέση με την ανακύκλωση των προϊόντων της είναι απαραίτητες.

Παγκόσμια κατάσταση της ανακύκλωσης απορριμμάτων ηλιακών συλλεκτών: Μια ανασκόπηση

Αφηρημένη

Με την τεράστια ανάπτυξη στην ανάπτυξη και τη χρήση των πόρων ηλιακής ενέργειας, ο πολλαπλασιασμός των απορριμμάτων ηλιακών συλλεκτών έχει γίνει προβληματικός. Ενώ η τρέχουσα έρευνα στα ηλιακά πάνελ έχει επικεντρωθεί στον τρόπο βελτίωσης της αποδοτικότητας της παραγωγικής ικανότητας, η αποσυναρμολόγηση και η ανακύκλωση των πάνελ στο τέλος του κύκλου ζωής τους (EOL) σπάνια εξετάζονται, όπως μπορεί να φανεί, για παράδειγμα, λόγω της έλλειψης ειδικών εργοστάσια ανακύκλωσης ηλιακών συλλεκτών. Η ανακύκλωση ηλιακών πάνελ EOL μπορεί να εξοικονομήσει αποτελεσματικά φυσικούς πόρους και να μειώσει το κόστος παραγωγής. Για να αντιμετωπιστούν τα ζητήματα διατήρησης του περιβάλλοντος και ανακύκλωσης πόρων που δημιουργούνται από την τεράστια ποσότητα απορριμμάτων ηλιακών συλλεκτών σχετικά με τη διατήρηση του περιβάλλοντος και την ανακύκλωση πόρων, η κατάσταση των τεχνολογιών διαχείρισης και ανακύκλωσης για τα απόβλητα ηλιακών συλλεκτών εξετάζεται συστημικά και συζητείται σε αυτό το άρθρο. Αυτή η ανασκόπηση μπορεί να προσφέρει μια ποσοτική βάση για την υποστήριξη της ανακύκλωσης των φωτοβολταϊκών πάνελ και προτείνει μελλοντικές κατευθύνσεις για τους φορείς χάραξης δημόσιας πολιτικής. Επί του παρόντος, από τεχνική άποψη, η έρευνα για την ανάκτηση ηλιακών πλαισίων αντιμετωπίζει πολλά προβλήματα και πρέπει να αναπτύξουμε περαιτέρω μια οικονομικά εφικτή και μη τοξική τεχνολογία. Η έρευνα για τη διαχείριση των ηλιακών φωτοβολταϊκών πλαισίων στο τέλος της ζωής μόλις ξεκινά σε πολλές χώρες και υπάρχει ανάγκη για περαιτέρω βελτίωση και διεύρυνση της ευθύνης του παραγωγού.

Υψηλής απόδοσης ανακύκλωση και ανάκτηση χαλκού, ινδίου και γαλλίου από απόβλητα ηλιακά πάνελ λεπτής μεμβράνης σεληνιούχου γαλλίου ινδίου

Αφηρημένη

Σε αυτή τη μελέτη προτείνεται μια διαδικασία διαχωρισμού για ηλιακά πάνελ λεπτής μεμβράνης που βασίζονται σε Cu, In, Ga και Se (CIGS). Αρχικά, η διαδικασία διαχωρισμού, με το ξεφλούδισμα των πάνελ με τρόπο στρώση προς στρώση, επιτεύχθηκε με τη χρήση των διαφορετικών θερμικών στελεχών των υλικών στο εσωτερικό των ηλιακών συλλεκτών CIGS. Στη συνέχεια, η διαδικασία ανάκτησης πραγματοποιήθηκε με ανόπτηση των στρωμάτων CIGS για την απομάκρυνση του Se και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε έκπλυση με νιτρικό οξύ, ακολουθούμενη από μεμονωμένη εκχύλιση πολύτιμων μετάλλων. Οι τιμές pH, οι συγκεντρώσεις του εκχυλιστικού, οι παράγοντες απογύμνωσης, οι αναλογίες οργανικού-υδατικού και ο χρόνος αντίδρασης διερευνήθηκαν λεπτομερώς για να βελτιστοποιηθούν οι συνθήκες διαχωρισμού για Cu, In και Ga. Αρχικά, το In εκχυλίστηκε χρησιμοποιώντας δι-(2-αιθυλεξυλ) φωσφορικό οξύ στην οργανική φάση, ενώ τα Cu και Ga παρέμειναν στην υδατική φάση, ελέγχοντας τις συνθήκες εκχύλισης. Μετά την εκχύλιση του In, το Ga εκχυλίστηκε χρησιμοποιώντας τον ίδιο παράγοντα εκχύλισης υπό διαφορετικές συνθήκες, και σχεδόν καθαρό Cu παρέμεινε στο υπολειμματικό υδατικό διάλυμα. Υδροξείδιο αμμωνίου προστέθηκε σε τρία διαλύματα για να σχηματιστούν ιζήματα υδροξειδίου μετάλλου. Υπό τις βέλτιστες συνθήκες, θα μπορούσε να επιτευχθεί ποσοστό ανάκτησης >90% για τα In, Ga και Cu. Επιπλέον, όλα τα ως-σχηματισμένα υδροξείδια ανακυκλώθηκαν και μετατράπηκαν σε οξείδια μετάλλων με καθαρότητα >99% με φρύξη. Αυτά τα ευρήματα μπορούν να παρέχουν μια οδό για την αποτελεσματική ανακύκλωση και ανάκτηση Cu, In και Ga από τα απόβλητα ηλιακών συλλεκτών λεπτής μεμβράνης CIGS.

Καλύτερες στιγμές

i. A facile and practical method to separate and recover valuable metals respectively from the real commercial thin-film solar panel was demonstrated

ii. A novel and low-cost physical separation process was induced to peer off the solar panel layer by layer via the extremely low-temperature liquid nitrogen treatment.

iii. An extraction and stripping process was designed to separate Cu, In, and Ga from a complicated multi-element system individually.

iv. Highly pure valuable metal oxides were recovered as the final products, establishing a possible circular economy model for waste solar panel recycling and recovery.

Energy decarbonisation in the European Union: Assessment of photovoltaic waste recycling potential

Abstract

The Renewable Energy Directive delineates policies for energy production from renewable sources by at least 32% in European Union (EU) by 2030. All member states have established National Energy and Climate Plans (NECPs) for 2021–2030 to decipher how they will cover their energy needs from renewable sources. This work considers the targets set by each of the EU-27 countries to implement, in particular, solar photovoltaic (PV) modules to cover their energy needs. Then, the future PV waste amounts are assessed considering the widely used Early Loss and Regular Loss scenarios, as well as the noteworthy scenario proposed by the EU WEEE Directive. The study addresses the questions "when will large amounts of panel waste be generated in the EU countries and what will their composition be?" Also, a timescale for starting an economically viable recycling industry for PV panel waste in the EU is estimated based on the annual PV waste generated in each country. By 2050, 14.3–18.5 Mt PV waste will be generated in EU-27 while the profit of PV recovered materials will be 21.98–27.36 billion USD. The findings contribute to the efficient management of the forthcoming e-waste category, according to circular economy principles, ensuring the pathway to sustainability.

Highlights

i. "when will large amounts of panel waste be generated in the EU countries and what will their composition be?" by EU WEEE

ii. a timescale for starting an economically viable recycling industry for PV panel waste

End of Life Management: Solar Photovoltaic Panels

Abstract

Technical potential of materials recovered from end-of-life solar PV panels could exceed $15 billion by 2050. The global solar photovoltaic (PV) boom currently underway will represent a significant untapped business opportunity as decommissioned solar panels enter the waste stream in the years ahead, according to a report released today by the International Renewable Energy Agency (IRENA) and the International Energy Agency's Photovoltaic Power Systems Programme (IEA-PVPS). The report, End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels, is the first-ever projection of PV panel waste volumes to 2050 and highlights that recycling or repurposing solar PV panels at the end of their roughly 30-year lifetime can unlock a large stock of raw materials and other valuable components. It estimates that PV panel waste, comprised mostly of glass, could total 78 million tonnes globally by 2050. If fully injected back into the economy, the value of the recovered material could exceed USD 15 billion by 2050. This potential material influx could produce 2 billion new panels or be sold into global commodity markets, thus increasing the security of future PV supply or other raw material-dependent products. The report suggests that addressing growing solar PV waste, and spurring the establishment of an industry to handle it, would require: the adoption of effective, PV-specific waste regulation; the expansion of existing waste management infrastructure to include end-of-life treatment of PV panels, and; the promotion of ongoing innovation in panel waste management. In most countries, PV panels fall under the classification of 'general waste' but the European Union (EU) was the first to adopt PV-specific waste regulations, which include PV-specific collection, recovery, and recycling targets. EU's directive requires all panel producers that supply PV panels to the EU market (wherever they may be based) to finance the costs of collecting and recycling end-of-life PV panels put on the market in Europe. End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels, is the second of several solar-focused publications IRENA is releasing this summer. Last week, IRENA released The Power to Change, which predicts average costs for electricity generated by solar and wind technologies could decrease by between 26 and 59 per cent by 2025. Later this week, IRENA will release Letting in the Light: How Solar Photovoltaics Will Revolutionize the Electricity System - which provides a comprehensive overview of solar PV across the globe and its prospects for the future.

Life Cycle Analysis of Solar Module Recycling Process

Abstract

Since June 2003 Deutsche Solar AG is operating a recycling plant for modules with crystalline cells. The aim of the process is to recover the silicon wafers so that they can be reprocessed and integrated in modules again. The aims of the Life Cycle Analysis of the mentioned process are (i) the verification if the process is beneficial regarding environmental aspects, (ii) the comparison to other end-of-life scenarios, (iii) the ability to include the end-of-life phase of modules in future LCA of photovoltaic modules. The results show that the recycling process makes good ecological sense, because the environmental burden during the production phase of reusable components is higher than the burden due to the recycling process. Moreover the Energy Pay Back Time of modules with recycled cells was determined.

Comparative Life Cycle Assessment of End-of-Life Silicon Solar Photovoltaic Modules

Abstract

The cumulative global photovoltaic (PV) waste reached 250,000 metric tonnes by the end of 2016 and is expected to increase considerably in the future. Hence, adequate end-of-life (EoL) management for PV modules must be developed. Today, most of the EoL modules go to landfill, mainly because recycling processes for PV modules are not yet economically feasible and regulation in most countries is not yet well established. Nevertheless, several methods for recycling PV modules are under development. Life cycle assessment (LCA) is a methodology that quantifies the environmental impacts of a process or a product. An attributional LCA was undertaken to compare landfill, incineration, reuse and recycling (mechanical, thermal and chemical routes) of EoL crystalline silicon (c-Si) solar modules, based on a combination of real process data and assumptions. The results show that recovery of materials from solar modules results in lower environmental impacts compared to other EoL scenarios, considering our assumptions. The impacts could be even lower with the adoption of more complex processes that can reclaim more materials. Although recycling processes can achieve good recycling rates and recover almost all materials from solar modules, attention must be paid to the use of toxic substances during the chemical routes of recycling and to the distance to recycling centres due to the impacts of transportation.

Recycling of solar photovoltaic panels: Techno-economic assessment in waste management perspective

Abstract

Αυτή η εργασία αξιολόγησε την οικονομική βιωσιμότητα της ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών πάνελ (ΦΒ). Η συνολική ΦΒ και η συγκέντρωση αργύρου (Ag) στα ΦΒ είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την ανακύκλωση. Για υψηλές συγκεντρώσεις Ag (0,2%), η ανακύκλωση είναι βιώσιμη χωρίς χρέωση ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών εάν η απόδοση των φωτοβολταϊκών είναι μεγαλύτερη από 18.000 t/έτος. Οι χαμηλότεροι όγκοι επεξεργασίας επιτρέπουν τη βιωσιμότητα μόνο με τέλη ανακύκλωσης από 0% έως 46% του συνολικού ετήσιου κόστους στην περιοχή απόδοσης 18.000–9000 t/έτος. Για χαμηλές συγκεντρώσεις Ag (0,05%) απαιτούνται πάντα τέλη ανακύκλωσης για την επίτευξη κερδοφορίας, εκτός εάν η απόδοση είναι μεγαλύτερη από 43.000 t/έτος. Δεδομένων των υψηλών εσόδων Ag, θα πρέπει να καταβληθούν προσπάθειες για την ανάκτησή του. Εάν, ωστόσο, ένα μικτό κλάσμα αργύρου-πυριτίου πωλούνταν για περισσότερο από το 50-70% της πραγματικής του αξίας ανάλογα με τη συγκέντρωση Ag, μια απλοποιημένη διαδικασία χωρίς υδρομεταλλουργικό διαχωρισμό θα μπορούσε να δημιουργήσει υψηλότερη κερδοφορία βραχυπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα. Δεδομένης της φθίνουσας περιεκτικότητας σε Ag στα φωτοβολταϊκά, η κερδοφορία στην ανακύκλωση εξαρτάται επίσης από το πότε θα πραγματοποιηθούν οι επενδύσεις. Στο σενάριο μεσαίας συγκέντρωσης Ag και για τιμές Ag 600 $/kg, απαιτούνται πάντα τέλη ΦΒ ώστε η καθαρή παρούσα αξία (NPV) να είναι υψηλότερη από το CAPEX. Όσο μεταγενέστερη είναι η επένδυση, τόσο υψηλότερη είναι η απόδοση των Φ/Β και τα τέλη που απαιτούνται για τη δημιουργία της ίδιας NPV. Η επένδυση το 2025 υπό την υπόθεση ενός σεναρίου κανονικής απώλειας και τιμής Ag 750 $/kg είναι η μόνη προϋπόθεση που παράγει NPV υψηλότερα από το CAPEX χωρίς τέλη φωτοβολταϊκών εάν η απόδοση είναι τουλάχιστον 30.000 t/έτος.

Ανασκόπηση της ανακύκλωσης ηλιακού πυριτίου

Αφηρημένη

Τα φωτοβολταϊκά (PV) πάνελ γίνονται ολοένα και μεγαλύτερο μέρος του ενεργειακού μας χαρτοφυλακίου. Καθώς όλο και περισσότερες φωτοβολταϊκές μονάδες εγκαθίστανται και διατίθενται στο διαδίκτυο, η διαχείριση των μονάδων στο τέλος του κύκλου ζωής (EOL) γίνεται σημαντικό ζήτημα. Επί του παρόντος, η διαχείριση των υπερφορτωμένων φωτοβολταϊκών μονάδων EOL δεν αποτελεί πρόβλημα, αλλά αναμένεται να γίνει έως το 2030. Η ανάκτηση και η ανακύκλωση πολύτιμων μετάλλων σε φωτοβολταϊκά πλαίσια παρουσιάζει πολλά περιβαλλοντικά και οικονομικά πλεονεκτήματα. Σε αυτή τη σύντομη ανασκόπηση, θα περιγράψουμε διαδικασίες για την ανακαίνιση και την ανακύκλωση φωτοβολταϊκού πυριτίου. Αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν κάποιο συνδυασμό μηχανικής, θερμικής και χημικής επεξεργασίας, που όλες έχουν τις δικές τους αντίστοιχες προκλήσεις. Επίσης επισημαίνονται οι προβολές των ροών υλικού Φ/Β πλαισίων.