Recykling zużytych modułów fotowoltaicznych metodami mechaniczno-termicznymi

Mustapha WAHMAN; Agnieszka SUROWIAK

doi:10.29227/IM-2022-01-13

Mustapha WAHMAN AGH University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering and Resource Management, Department of Environmental Engineering
Agnieszka SUROWIAK AGH University of Science and Technology, Faculty of Civil Engineering and Resource Management, Department of Environmental Engineering

DOI: https://doi.org/10.29227/IM-2022-01-13

Słowa kluczowe: panele PV, krzem krystaliczny, recykling, procesy mechaniczne i termiczne

Abstrakt

Instalacje fotowoltaiczne stały się bardzo popularnym rozwiązaniem na przestrzeni pierwszego dwudziestolecia XXI wieku.
Spowodowane to było głównie rosnącym zainteresowaniem przemysłu i rządów poszczególnych państw dotyczącym skutków i kwestii
łagodzenia - zmian klimatycznych, potrzeby dekarbonizacji, jak również rosnącym zapotrzebowaniem na energię. Najbardziej
powszechnym problemem związanym z panelami fotowoltaicznymi (PV) jest to, że ich żywotność jest ograniczona, co powoduje, że
ostatecznie będą musiały zostać wycofane z eksploatacji. Wraz z rozwojem mocy produkcyjnych PV na całym świecie, w przyszłości
będzie generowana duża ilość odpadów związanych z panelami fotowoltaicznymi. Ponieważ panele fotowoltaiczne zawierają metale
ciężkie, takie jak ołów, kadm i cyna, może to mieć znaczący wpływ na środowisko naturalne. Ponadto, odpady te zawierają również
cenne metale (np. srebro, gal, ind i german) oraz standardowe materiały (np. aluminium, szkło), które po odzyskaniu stanowią cenne
źródło tych surowców. Oczekuje się, że opracowanie zrównoważonego, przyjaznego dla środowiska procesu recyklingu i maksymalizacja
odzysku komponentów z paneli fotowoltaicznych pod koniec ich życia rozwiąże problem odpadów fotowoltaicznych. W tej
pracy zbadano trzy alternatywne metody recyklingu krzemowych paneli fotowoltaicznych (mono/polikrystalicznych) w oparciu
o połączenie procesów mechanicznych i termicznych. Trzy metody odzysku polegały na wykorzystaniu kruszarki młotkowej, po której
zastosowano obróbkę termiczną i klasyfikację na sicie kwadratowym, kruszarki nożowej typu schredder, a następnie obróbkę termiczną
i klasyfikację na sicie kwadratowym oraz obróbkę termiczną, po której następuje klasyfikacja na sicie szczelinowym. Przeprowadzono
analizy otrzymanych produktów za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) i fluorescencji rentgenowskiej (XRF) w celu
oceny efektów odzysku. Wyniki wykazały, że obróbka cieplna, a następnie zastosowanie sita szczelinowego jest najskuteczniejszą
metodą bezpośredniego odzyskiwania szkła dla wszystkich badanych typów modułów fotowoltaicznych.