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CREAZIONE E SPERIMENTAZIONE CONGIUNTA DI MODELLI PER L'OTTIMIZZAZIONE DELL'UTILIZZO DI ENERGIA FOTOVOLTAICA

 


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E' POSSIBILE RICICLARE I PANNELLI FOTOVOLTAICI?


A fine 2012 in Europa erano installati ben più di 4 milioni di tonnellate di materiale relativo ad impianti fotovoltaici. Se non si adottano soluzioni efficaci per il riciclo, a partire dall’anno 2040 circa un milione di tonnellate di materiale fotovoltaico dovrà essere smaltito ogni anno.
Di seguito sono descritte brevemente alcune tecnologie esistenti per riciclare parte dei materiali utilizzati negli impianti.
PV-Cycle ha istituito un sistema volontario di raccolta e smaltimento di pannelli fotovoltaici a fine vita. First Solar ha realizzato l’unico sistema industriale prefinanziato per la raccolta ed il riciclo di moduli fotovoltaici a film sottile.
L’aspetto critico per il riciclo dei pannelli fotovoltaici è la presenza dell’EVA (acetato vinil-etilenico): esso agisce da forte adesivo e non permette che vi sia una semplice separazione meccanica dei diversi materiali.
Di seguito vengono brevemente presentati i processi per il recupero dei pannelli fotovoltaici esistenti e in fase di sviluppo.

  • Processo Solar Cells Inc. per c-Si

Le principali caratteristiche di questo processo sono:
-Sviluppato per moduli basati su EVA e Tedlar.
-Separazione manuale backsheet dopo riscaldamento
-Pirolisi dell’EVA in gas inerte a 500°C
-Processo non entrato in uso a livello industriale
-Processo non economico in Europa a causa di leggi per il controllo delle emissioni dovute alla pirolisi

  • Processo BP Solar
Le principali caratteristiche di questo processo sono:
-Presentato nel 1994 alla conferenza sul PV di Amsterdam
-Basato sulla decomposizione dell’EVA usando acidi minerali
-Processo non adatto a tutti i materiali plastici e tutte le formulazioni
-Processo funzionante solo su moduli da specifiche ben definite
-Processo non industrializzato

  • Processo Cellspa
Le principali caratteristiche di questo processo sono:
-Basato sul rigonfiamento dell’EVA a seguito di immersione in limonene.
-Non consente il recupero di celle intere che vengono rotte a causa delle tensioni causate dal rigonfiamento dell’EVA
-Il trattamento richiede tempi molto lunghi
-Processo non industrializzato

  • Processo Solar World
Operativo a livello industrial pilota dal 2003 presso Deutsche Solar a Freiburg. Le principali caratteristiche di questo processo sono:
-Separazione manuale di cornici in alluminio e junction box
-Decomposizione delle materie plastiche del modulo con trattamento termico in forno a 450°C
-Separazione manuale delle celle intere, del vetro e delle connessioni elettriche
-Trattamento chimico superficiale dei wafer per eliminare ARC e drogaggio
-Recupero di wafer o recupero di silicio da trattare per rifusione in caso di celle rotte

  • Trattamento termico per delaminazione
-Materiali plastici inceneriti in forni a circa 450°C
-Separazione manuale di vetro, celle e collegamenti elettrici
-Vetro inviato a sistemi di riciclo dedicati
-Metalli inviati a sistemi di riciclo dedicati
-Celle solari trattate chimicamente per essere riutilizzate come wafer

  • Trattamento chimico delle celle intere
-Rimozione delle metallizzazioni
-Rimozione trattamento anti riflesso
-Rimozione isotropica dopaggio n+ e p+
-Trattamento superficiale
-Asciugatura
I principali svantaggi di questo metodo sono:
-Emissioni dovute a trattamento ad alta temperatura;
-Processo batch a bassa resa;
-Non adatto a trattare grossi volumi di moduli a fine vita

  • Processo Firts Solar per CdTe 
Le principali caratteristiche di questo processo sono:
-Primo programma industriale pre-finanziato per raccolta e riciclo di moduli fotovoltaici
-Adatto a moduli vetro-vetro al CdTe e facilmente modificabile per trattare anche moduli al CdTe

  • Ricerca in corso @ UNIPD
La “c-Si” è la tecnologia fotovoltaica più utilizzata; la maggior parte di moduli al c-Si usano EVA come incapsulante; la separazione dei materiali è difficile a causa dell’elevato potere adesivo dell’EVA.
L’EVA può essere incenerito o pirolizzato ad alta temperatura (450°C) per recuperare vetro e silicio; purtroppo l’incenerimento e pirolisi dei polimeri è causa di emissioni tossiche e dannose.
• Delaminazione con RF (radio frequenza)
Materiali dielettrici sottoposti a campi elettrici ad alta frequenza possono essere riscaldati mediante riscaldamento a perdite dielettriche. 
 Il calore è generato all’interno dei materiali dielettrici, quindi l’EVA può essere riscaldato con campi elettrici a RF.  Si contribuisce al riscaldamento dell’EVA.
L’EVA decompone ad alte temperature (450°C) con emissioni dannose; questo non  avviene nel processo a radio-frequenza in quanto la de-laminazione è condotta a bassa temperatura (80°C). Inoltre non ci sono combustioni, riduzione emissioni.
La separazione del vetro è possibile grazie alla riduzione del potere adesivo dell’EVA


 

 
 
 
 

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