Recyclage des systèmes photovoltaïques

Un système photovoltaïque est principalement constitué de modules et d’onduleurs. Le reste étant des composants et raccords électriques classiques, dont le recyclage n’est pas spécifique à la filière photovoltaïque.Contexte réglementaireLa législation européenne en matière de gestion des déchets s’appuie essentiellement sur la directive cadre sur les déchets 2008/98/CE, la directive 2011/65/CE relative aux exigences d’écoconception des produits liés à l’énergie, la directive 2002/95/CE dite RoHS limitant l’utilisation de certaines substances dangereuses dans les équipements électriques et électroniques, et la directive 2002/96/CE dite DEEE (ou D3E) relative aux déchets d’équipements électriques et électroniques.
Depuis 2005, les fabricants d’onduleurs doivent, dans le respect de la directive des D3E réaliser à leurs frais la collecte et le recyclage de leurs produits.
Suite à la révision en 2012 de cette directive, les fabricants des panneaux photovoltaïques vont devoir respecter les obligations de collecte et de recyclage des panneaux, à leur charge.Durée de vieLa durée de vie d’un système est supérieure à 20 ans.
Aujourd’hui, les fabricants garantissent en général 80% de la puissance initiale après 25 ans. Cela ne signifie pas que l’installation doit être démontée au bout de 25 ans, bien au contraire puisqu’elle reste encore en mesure de produire 80% de sa puissance initiale. La fin de vie reste donc à l’appréciation du producteur, selon ses besoins de production (par rapport à ses besoins de consommation par exemple).Démantèlement et CollecteCes opérations, préalables à celles de recyclage proprement dites, nécessitent un suivi et des infrastructures spécifiques.
Le démantèlement d’une installation photovoltaïque consiste à déposer tous les éléments constitutifs du système, depuis les modules jusqu’aux câbles électriques en passant par les structures support.
Dans l’hypothèse d’un service de fourniture d’énergie et non de fourniture d’un système photovoltaïque, la durée de vie d’une installation peut être prolongée par le renouvellement des modules afin de revenir à un niveau de production équivalent ou supérieur à celui de l’année de mise en service. L’opération de démantèlement consistera alors en un échange standard de matériel. Si, après 20 ou 30 ans de service, l’installation doit cesser sa production, alors la totalité des éléments sera démontée pour tri et recyclage.
Les opérations de démantèlement ne sont pas couvertes par la DEEE.
Les opérations de collecte sont d’ordre logistique, et adressent des problématiques d’emballage, d’étiquetage, de stockage et de transport vers les centres de traitement.Recyclage des modules photovoltaïques à base de silicium cristallinAprès séparation mécanique des câbles, boîtes de jonction et cadres métalliques, le recyclage des modules à base de silicium cristallin peut suivre deux voies. Celle du traitement thermique va permettre d’éliminer le polymère encapsulant en le brûlant et de séparer ainsi les différents éléments du module photovoltaïque (cellules, verre et métaux : aluminium, cuivre et argent). Celle du traitement chimique consiste à broyer l’ensemble du module puis à extraire des matériaux secondaires par fractions, selon différentes méthodes.
Une fois séparées des modules, les cellules subissent un traitement chimique qui permet d’extirper les contacts métalliques et la couche anti-reflet.
Ces plaquettes recyclées sont alors :

• Soit intégrées dans le process de fabrication de cellules et utilisées pour la fabrication de nouveaux modules, si elles ont été récupérées dans leur intégrité,

• Soit fondues et intégrées dans le process de fabrication des lingots de silicium.

Il est donc important, au vu de ces informations, de mobiliser l’ensemble de la filière pour permettre l’amélioration du procédé de séparation des différents composants (appelé "désencapsulation").

• Exemple : L’entreprise allemande Deutsche Solar, filiale de Solarworld, dispose de sa propre usine de recyclage mise en service en 2003 afin de traiter les modules photovoltaïques en fin de vie provenant d’une ancienne centrale photovoltaïque installée sur l’ile de Pellworm en mer du Nord.

Recyclage des modules photovoltaïque en couches mincesCertaines études prospectives estiment que la part de marché des couches minces pourrait atteindre 30% d’ici 2030.
Les technologies couches minces (CdTe, CIS, CIGS…) sont différentes les unes des autres et mettent en jeu des complexes déposés sur un substrat simple (verre ou feuille métallique). Les études réalisées sur le cadmium présent dans les couches minces sous la forme CdTe soulignent la grande stabilité de ce composé. Il n’en demeure pas moins que les modules en fin de vie doivent être traités avec une attention particulière.ValorisationLes filières de valorisation des matériaux extraits lors des opérations de recyclage sont naturellement celle de la production de modules photovoltaïques, mais aussi les filières traditionnelles des matières premières secondaires comme le verre et l’aluminium ainsi que le marché des métaux pour le cuivre, l’argent, le cadmium, le tellure etc.