L’invention d’une technologie à micro-ondes pour améliorer la production et la recyclabilité des panneaux solaires

Les systèmes photovoltaïques font partie des technologies d’énergie renouvelable les plus populaires aujourd’hui. Utilisant la lumière du soleil pour générer de l’électricité, ces solutions sont respectueuses de l’environnement. En effet, elles n’émettent pas de gaz à effet de serre lors de leur fonctionnement. Toutefois, il convient aussi de considérer quelques inconvénients majeurs. Leur processus de fabrication actuel nécessite de grandes quantités d’énergie, entraînant une augmentation des coûts. De plus, les panneaux solaires usagés sont difficiles à recycler. C’est pourquoi ils finissent souvent à la décharge, alors que certaines pièces peuvent encore être réutilisées. Afin de résoudre ces deux problèmes, une équipe de scientifiques de l’Université Macquarie, en Australie, a effectué une recherche. Leurs études reposent sur une méthode améliorée employant le rayonnement micro-ondes. Explications.

Le recuit par micro-ondes, une méthode rapide et non énergivore

Actuellement, une grande partie de la production mondiale des panneaux photovoltaïques est construite à base de silicium de qualité électronique. Parmi les grandes étapes de fabrication de ces modules, abordons le traitement thermique ou « recuit » de ce matériau semi-conducteur. Ce traitement vise à modifier les performances et les propriétés physiques du silicium. Les fabricants l’effectuent dans un fourneau, à des températures extrêmement élevées comprises entre 900 et 1 000 °C. Cette technique est donc très gourmande en énergie. Pour y remédier, ces chercheurs ont eu l’idée de chauffer le silicium par micro-ondes. Ce procédé est aussi efficace que celui qui emploie un four. En revanche, il peut se dérouler à des températures ambiantes.

Les micro-ondes sont déjà utilisées dans de nombreuses applications industrielles pour chauffer du bois, du caoutchouc ou de la céramique. Cette technique de recuit moderne présente de multiples avantages, en l’occurrence, sa viabilité économique et sa faible consommation énergétique. Elle assure un chauffage rapide et uniforme des matériaux. Ce qui permet aux fabricants d’augmenter leur production et de mieux maîtriser leurs coûts. En pratique, les micro-ondes permettent un chauffage direct, sélectif et volumétrique des matériaux semi-conducteurs. Elles conviennent parfaitement au recuit des modules photovoltaïques à hétérojonction. Ces derniers associent deux technologies de cellule différentes, notamment le silicium cristallin et le silicium amorphe.

Un recyclage plus facile des cellules solaires et divers autres avantages

En chauffant le silicium dans un fourneau à de hautes températures, d’importantes quantités de substances chimiques s’accumulent durant le processus. Le risque de contamination de ce matériau semi-conducteur est donc élevé. En revanche, la technique de chauffage par micro-ondes s’effectue de manière propre. Il est à noter que l’étape de recuit contribue à limiter la dégradation induite par la lumière (LID). Cette dernière pourrait réduire de 10 % les performances des cellules. En procédant au traitement thermique du silicium par micro-ondes, la chute du taux de cette LID est envisageable. D’ailleurs, cette technique permet une passivation efficace des défauts B-O, selon ces scientifiques.

Outre cela, les chercheurs ont découvert un autre grand avantage de cette technique de recuit. En effet, le recyclage des panneaux solaires en fin de vie est devenu plus simple. Grâce au chauffage par micro-ondes, le revêtement en plastique de la plaque de silicium devient plus maniable. Il est ainsi plus facile de l’enlever et de récupérer les composants réutilisables. Jusqu’à présent, les travaux de recyclage des panneaux solaires sont fastidieux et coûteux. Il faut les écraser et les chauffer approximativement à 1 400 °C. Ils sont ensuite nettoyés avec des produits chimiques spécifiques, avant d’ôter le plastique pour accéder aux matériaux indispensables. Plus d’informations : Applied Physics Letters