Mercredi 5 novembre 
SOLARCYCLE : quand les panneaux 
photovoltaïques redeviennent des 
matières premières 
Claudel GUITAR...
Avec le soutien de :
Quand les panneaux photovoltaïques 
redeviennent des matières premières 
Claudel'Guitard,'directrice'RECMA' 
Audrey'Schrij...
Plan 
I – Contexte 
• Energie solaire et technologies photovoltaïques 
• Marché 
• Fin de vie UPV : causes 
• Problématiqu...
Contexte 
Le soleil : une source d’énergie 
abondante 
3" 
25'000'TW' 
900'TW' 870'–'4000'TW' 
240'TW' 240'TW' 
90'TW' 
Co...
Contexte 
Le photovoltaïque : différentes 
technologies 
4" 
Génération 1 Génération 2 Génération 3 
Cellule de silicium 
...
L’Europe : leader mondial 
de l’installation PV 
Contexte 
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Plus"de"81"000"MW"installés"en"Europe" 
Epia,"Global"Market...
Contexte 
L’Allemagne : leader européen 
de l’installation PV 
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43"371"MW"installés"en"Belgique,"Allemagne"et"en"France...
Durée de vie 
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Fin de vie ? 
Performance (20 ans) = 80 % 
' 
Contexte
Vieillissement 
Contexte 
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Vitre dépolie 
Encapsulant jauni 
Anti reflet dégradé
Vieillissement 
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Décollement backsheet 
Décollement encapsulant 
Délamination 
Fluage du cadre 
Contexte
Dégâts 
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Point chaud 
Contexte
Dégâts 
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Vent 
Grêle 
Contexte
Défauts invisibles 
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Manutention Transport 
Placement 
Contexte
Défauts invisibles 
Contexte 
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Fissures' Fissures'' 
+'zones'inacGves' 
Electroluminescence 
Dégradation accélérée 
de...
Contexte 
Déchets PV : une réalité de demain 
14" 
Cérès,"S."Bilimoria"et"N."Defrenne,"Mai"2013" 
2250000" 
2000000" 
1750...
Que faire de ces déchets ? 
Extension directive D3E 
15" 
Obligation de collecte et recyclage 
Contexte
Directive européenne 
Contexte 
16" 
UPV = déchets électroniques 
07/2012 
= déchets dangereux 
= nouvelle catégorie de dé...
Contexte 
17" 
07/2012 
Directive européenne 
02/2014 
D3E" 
Entrée"en"vigueur" 
D3E" 08/2015 
Transposi[on" 
Droit"na[ona...
Contexte 
18" 
07/2012 
Directive européenne 
02/2014 
D3E" 
Entrée"en"vigueur" 
D3E" 08/2015 
Transposi[on" 
Droit"na[ona...
Plan 
I – Contexte 
II – SOLARCYCLE 
• Objectifs 
• Partenaires 
• Avancées 
19"
Technologie de démantèlement, 
extraction et purification des matières 
rares contenues dans les panneaux 
photovoltaïques...
Objectifs 
SOLARCYCLE 
• Organisation d’un centre de regroupement des panneaux 
photovoltaïques en fin de vie. 
• Développ...
Les partenaires 
SOLARCYCLE 
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Comet'Traitements' 
ULB'–'4MAT' ULg'–'GREENMAT' 
" 
Recma'
SOLARCYCLE
Recma Groupe 
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• PME créée en Janvier 1999 
• Entreprise privée à finalité 
sociale agréée comme 
entrepri...
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Recma Groupe 
– Recyclage de déchets 
ménagers et industriels 
– Nettoyage industriel 
– Parcs et Jardins...
SOLARCYCLE 
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Recma Groupe 
• Contribution au projet : 
– Elaboration et 
perfectionnement des 
techniques de traitemen...
Comet Traitements 
SOLARCYCLE 
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• Membre du groupe Comet 
• PME créée en 2002 
• Active dans plusieurs secteurs: 
– Tr...
ULB – 4MAT 
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• Thèmes principaux de recherche: 
• Synthèse et caractérisation des 
matériaux. 
• Etude des...
ULg - GREEnMat 
SOLARCYCLE 
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• Champs d’expertise 
• Synthèse d’oxyde de métaux de transition 
(poudres, films minces ...
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• Thèmes principaux de recherche 
• Matériaux pour la production/stockage et le 
manageme...
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• Contribution au projet 
• Optimisation des procédés de 
démantèlement secondaire 
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Cartographie des UPV collectées 
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UPV"collectés"en"Belgique" 
Prédominance des panneaux de génération 1
SOLARCYCLE 
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Cartographie des UPV collectées
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photovoltaïques génération 1 
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Boite'de'joncGon'(2%)' 
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Processus de recyclage 
SOLARCYCLE 
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Déchets'UPV/Collecte' 
Démantèlement'primaire' 
Démantèlement'secondaire' 
UPV'fa...
Démantèlement primaire 
SOLARCYCLE 
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Revalorisation des fractions 
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Revalorisation des fractions 
Câbles et boîte de jonction 
Usine' 
métallurgique' 
Cycle'des' 
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Revalorisation des fractions 
Câbles et boîte de jonction 
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Revalorisation des fractions 
Critères de pureté requis 
Métaux non ferreux 0 g/T 
Sérigraphies PbO 0 g/T 
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Revalorisation des fractions 
Verre 
Cu'(%)' Ag'(%)' Sn'(%)' Pb'(%)' Sb'(%)' 
0,003" LD" LD" 0,001" 0,2" ...
SOLARCYCLE 
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Revalorisation des fractions 
Connecteurs inter cellules 
Usine' 
métallurgique' 
Cycle'des' 
métaux' 
Mé...
SOLARCYCLE 
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Revalorisation des fractions 
Fragments cellules 
Poudre Si + métaux 
Lixiviation des métaux 
Poudre Ag 
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SOLARCYCLE 
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Revalorisation des fractions 
Fragments cellules (Si + métaux) 
Al'%' Cu'%' Ag'%' Sn''%' Pb'%' 
A' 1" 0,0...
SOLARCYCLE 
SOLARCYCLE : économie sociale 
• Aide à l’embauche de personnes qualifiées et peu qualifiées 
• Redynamisation...
SOLARCYCLE 
SOLARCYCLE : économie circulaire 
• Collecte : 500 km autour de Liège 
• Taux de revalorisation supérieur à 95...
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SOLARCYCLE : quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières par Claudel GUITARD et Audrey SCHRIJNEMAKERS | LIEGE CREATIVE, 05.11.14

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Pour la préservation de nos ressources non-renouvelables, le projet SOLARCYCLE vise à la mise au point d’une technologie générique de recyclage applicable à tous les types de panneaux photovoltaïques à base de silicium. Il s’agit d’établir des protocoles de démantèlement et de tri des fractions qui minimisent la perte des matières dont des métaux rares (cuivre, argent) et maximisent les possibilités de réutilisation de celles-ci avec la plus haute valeur ajoutée.

Le projet SOLARCYCLE, débuté en septembre 2012, est issu d’un appel à proposition du Pôle MecaTech dans le cadre du "Plan Marshall 2.Vert". Il est le fruit de la collaboration entre deux groupes de recherche universitaires (ULg-GREENMAT et ULB-4MAT) et deux PME wallonnes (RECMA scrl-sf et COMET TRAITEMENT S.A.) déjà actives dans le secteur du recyclage.

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SOLARCYCLE : quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières par Claudel GUITARD et Audrey SCHRIJNEMAKERS | LIEGE CREATIVE, 05.11.14

  1. 1. Mercredi 5 novembre SOLARCYCLE : quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières Claudel GUITARD, RECMA Audrey SCHRIJNEMAKERS, ULg – GREEnMat
  2. 2. Avec le soutien de :
  3. 3. Quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières Claudel'Guitard,'directrice'RECMA' Audrey'Schrijnemakers,'chercheuse'Post'Doc'GREEnMat' 1"
  4. 4. Plan I – Contexte • Energie solaire et technologies photovoltaïques • Marché • Fin de vie UPV : causes • Problématique des déchets UPV II – SOLARCYCLE 2"
  5. 5. Contexte Le soleil : une source d’énergie abondante 3" 25'000'TW' 900'TW' 870'–'4000'TW' 240'TW' 240'TW' 90'TW' ConsommaGon'mondiale'annuelle'19'TW' M."Hosa+e,"Techniques"de"l’Ingénieur,"2012"
  6. 6. Contexte Le photovoltaïque : différentes technologies 4" Génération 1 Génération 2 Génération 3 Cellule de silicium • Monocristallin • Polycristallin Films minces • Silicium amorphe • CIGS • CdTe Commercialisées DSSCs Cellules solaires à colorants Développement
  7. 7. L’Europe : leader mondial de l’installation PV Contexte 5" Plus"de"81"000"MW"installés"en"Europe" Epia,"Global"Market"Outlook"for"Photovoltaics"2014I2018"
  8. 8. Contexte L’Allemagne : leader européen de l’installation PV 6" 43"371"MW"installés"en"Belgique,"Allemagne"et"en"France" "(plus"de"4"GT"de"matériel"PV)" Epia,"Global"Market"Outlook"for"Photovoltaics"2014I2018"
  9. 9. Durée de vie 7" Fin de vie ? Performance (20 ans) = 80 % ' Contexte
  10. 10. Vieillissement Contexte 8" Vitre dépolie Encapsulant jauni Anti reflet dégradé
  11. 11. Vieillissement 9" Décollement backsheet Décollement encapsulant Délamination Fluage du cadre Contexte
  12. 12. Dégâts 10" Point chaud Contexte
  13. 13. Dégâts 11" Vent Grêle Contexte
  14. 14. Défauts invisibles 12" Manutention Transport Placement Contexte
  15. 15. Défauts invisibles Contexte 13" Fissures' Fissures'' +'zones'inacGves' Electroluminescence Dégradation accélérée des performances
  16. 16. Contexte Déchets PV : une réalité de demain 14" Cérès,"S."Bilimoria"et"N."Defrenne,"Mai"2013" 2250000" 2000000" 1750000" 1500000" 1250000" 1000000" 750000" 500000" 250000" 0" 2018" 2019" 2020" 2021" 2022" 2023" 2024" 2025" 2026" 2027" 2028" Tonnage'annuel'de'déchets' Temps' Belgique" France" Allemagne" Total"Europe"
  17. 17. Que faire de ces déchets ? Extension directive D3E 15" Obligation de collecte et recyclage Contexte
  18. 18. Directive européenne Contexte 16" UPV = déchets électroniques 07/2012 = déchets dangereux = nouvelle catégorie de déchets ? 02/2014 D3E' Entrée'en'vigueur' D3E' TransposiGon' Droit'naGonal' Belgique en cours
  19. 19. Contexte 17" 07/2012 Directive européenne 02/2014 D3E" Entrée"en"vigueur" D3E" 08/2015 Transposi[on" Droit"na[onal" Collecte' Recyclage' 65 % collectés 85 % recyclés
  20. 20. Contexte 18" 07/2012 Directive européenne 02/2014 D3E" Entrée"en"vigueur" D3E" 08/2015 Transposi[on" Droit"na[onal" 2019 80'%'recyclés' 85'%'valorisés' Collecte" Recyclage"
  21. 21. Plan I – Contexte II – SOLARCYCLE • Objectifs • Partenaires • Avancées 19"
  22. 22. Technologie de démantèlement, extraction et purification des matières rares contenues dans les panneaux photovoltaïques en fin de vie 20" 01/09/2012S31/08/2016'
  23. 23. Objectifs SOLARCYCLE • Organisation d’un centre de regroupement des panneaux photovoltaïques en fin de vie. • Développement de procédés de démantèlement et de désencapsulation des matières contenues dans les panneaux. • Elaboration de procédés de raffinage et de purification des ma t é r i a u x r é cupér é s en vue de l e u r commercialisation dans les circuits de production à haute valeur ajoutée. • Dimensionnement d’un pilote industriel. 21"
  24. 24. Les partenaires SOLARCYCLE 22" Comet'Traitements' ULB'–'4MAT' ULg'–'GREENMAT' " Recma'
  25. 25. SOLARCYCLE
  26. 26. Recma Groupe SOLARCYCLE 24" • PME créée en Janvier 1999 • Entreprise privée à finalité sociale agréée comme entreprise d’insertion par la Région Wallonne
  27. 27. SOLARCYCLE 25" Recma Groupe – Recyclage de déchets ménagers et industriels – Nettoyage industriel – Parcs et Jardins – Gestion d’un centre d’affaires (CAESOC).
  28. 28. SOLARCYCLE 26" Recma Groupe • Contribution au projet : – Elaboration et perfectionnement des techniques de traitement des déchets photovoltaïques. – Coordination du projet.
  29. 29. Comet Traitements SOLARCYCLE 27" • Membre du groupe Comet • PME créée en 2002 • Active dans plusieurs secteurs: – Traitement, valorisation et recyclage des déchets de broyage industriels et ménagers – Développement de procédures de recyclage des déchets et optimisation des chaînes de traitement des déchets • Contribution au projet: – Elaboration et perfectionnement des techniques de traitement des déchets photovoltaïques.
  30. 30. ULB – 4MAT SOLARCYCLE 28" • Thèmes principaux de recherche: • Synthèse et caractérisation des matériaux. • Etude des effets structure-propriétés des matériaux. • Etude des impacts environnementaux. • Contribution au projet: • Caractérisation des matériaux avant et après traitement. • Evaluation environnementale du processus de traitement.
  31. 31. ULg - GREEnMat SOLARCYCLE 29" • Champs d’expertise • Synthèse d’oxyde de métaux de transition (poudres, films minces ou épais) • Caractérisation structurale et microstructurale • Stabilisation des suspensions • Optimisation des traitements thermiques • Caractérisation des matériaux granulaires www.greenmat.ulg.ac.be'
  32. 32. SOLARCYCLE 30" ULg - GREEnMat • Thèmes principaux de recherche • Matériaux pour la production/stockage et le management de la consommation en énergie • Matériaux fonctionnalisés (verre, acier) • Films nanostructurés et/ou mésoporeux • Solutions pour la production, le transport et le stockage de matériaux granulaires • Expertise micro analytique dans le cadre du contrôle de la qualité de l’air et des sols • Recyclage et valorisation des sous- produits • …
  33. 33. SOLARCYCLE 31" ULg - GREEnMat • Contribution au projet • Optimisation des procédés de démantèlement secondaire • Caractérisation des fractions matières • Revalorisation du silicium
  34. 34. SOLARCYCLE Cartographie des UPV collectées 32" UPV"collectés"en"Belgique" Prédominance des panneaux de génération 1
  35. 35. SOLARCYCLE 33" Cartographie des UPV collectées
  36. 36. SOLARCYCLE Composition des panneaux photovoltaïques génération 1 34" Cadre'Aluminium'(16%)' Boite'de'joncGon'(2%)' Joint' Verre'(65%)' EVA'(11%)' Cellule'silicium'+'métaux'(5%)' Tedlar'(1%)' Cadre'Aluminium,' 16%' BoiGer'de' connexion,'2%' Verre,'65%' Organiques,'11%' Silicium,'5%' Autres,'1%'
  37. 37. Processus de recyclage SOLARCYCLE 35" Déchets'UPV/Collecte' Démantèlement'primaire' Démantèlement'secondaire' UPV'faiblement'endommagés' UPV'seconde'main' UPV'fortement'endommagés' SéparaGon'des'matériaux'
  38. 38. Démantèlement primaire SOLARCYCLE 36"
  39. 39. Revalorisation des fractions SOLARCYCLE 37" Aluminium
  40. 40. SOLARCYCLE 38" Revalorisation des fractions Câbles et boîte de jonction Usine' métallurgique' Cycle'des' métaux' Métaux' Transport' Centre'de'tri' Tri'sélecGf' FabricaGon'' et'distribuGon' ConsommaGon' par'les'ménages' Autres'déchets'
  41. 41. SOLARCYCLE 39" Revalorisation des fractions Câbles et boîte de jonction Cycle'des' plasGques'
  42. 42. Démantèlement secondaire SOLARCYCLE 40"
  43. 43. SOLARCYCLE Revalorisation des fractions Critères de pureté requis Métaux non ferreux 0 g/T Sérigraphies PbO 0 g/T 41" Verre Filière de production du verre flotté
  44. 44. SOLARCYCLE 42" Revalorisation des fractions Verre Cu'(%)' Ag'(%)' Sn'(%)' Pb'(%)' Sb'(%)' 0,003" LD" LD" 0,001" 0,2" Incompatibilité
  45. 45. SOLARCYCLE 43" Revalorisation des fractions Connecteurs inter cellules Usine' métallurgique' Cycle'des' métaux' Métaux' Transport' Centre'de'tri' Tri'sélecGf' FabricaGon'' et'distribuGon' ConsommaGon' par'les'ménages' Autres'déchets'
  46. 46. SOLARCYCLE 44" Revalorisation des fractions Fragments cellules Poudre Si + métaux Lixiviation des métaux Poudre Ag Poudre Cu
  47. 47. SOLARCYCLE 45" Revalorisation des fractions Fragments cellules (Si + métaux) Al'%' Cu'%' Ag'%' Sn''%' Pb'%' A' 1" 0,07" 0,07" 0,0006" 0,009" B' 0,09" 0,03" 0,2" 0,1" 0,007" C' 0,04" 0,002" 0,06" 0,004" 0,001" Lixivié Non traité Optimisation raffinage Valorisation Si
  48. 48. SOLARCYCLE SOLARCYCLE : économie sociale • Aide à l’embauche de personnes qualifiées et peu qualifiées • Redynamisation industrielle du bassin liégeois 46"
  49. 49. SOLARCYCLE SOLARCYCLE : économie circulaire • Collecte : 500 km autour de Liège • Taux de revalorisation supérieur à 95% • Revalorisation des matériaux dans des filières à haute valeur ajoutée ⇒ pureté des matériaux raffinés 47"
  50. 50. Merci pour votre attention 48"

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