Avec la hausse du nombre d’installation de panneaux photovoltaïques depuis le début des années 2000 dans le monde, que ce soit en Chine, en Corée du Sud, aux Etats Unis ou encore en France, il fallait bien réfléchir à leur avenir une fois leur durée de vie atteinte. Penser à leur offrir une nouvelle vie, après la trentaine d’années à produire de l'énergie renouvelable, par le biais du recyclage s’est révélé comme une nécessité. Aujourd'hui c’est un pari plus que réussi, puisque le marché du recyclage des panneaux solaires est introduit dans leur cycle de vie, avec une possibilité de recyclabilité allant jusqu’à 94% ou 95% selon les sources. Parlons Planète vous en parle ! 🌞
Comment sont fabriqués les panneaux solaires ?
Le silicium, la première matière utilisée dans la fabrication des panneaux solaires
Pour la fabrication des panneaux solaires, et plus précisément pour celle des cellules photovoltaïques, c’est le silicium qui est la matière la plus utilisée. Dans le fonctionnement d’un panneau solaire, ces cellules sont celles qui lorsqu’elles reçoivent les rayonnements solaires produisent de l'électricité.
Il faut savoir qu’après l’oxygène, le silicium est la deuxième substance la plus compté sur terre, avec une présence d’environ 28 % dans la croûte terrestre. Il faut quand même noter que le silicium n’est pas présent tel quel dans les sols, mais est extrait du sable ou du quartz dans la plus grande partie des cas.
Une fois extrait, le silicium doit passer par une étape de raffinage, une phase de chauffage à très haute température, pour devenir le matériau qui est utilisé dans la fabrication des cellules photovoltaïques. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’on a tendance à dire que la conception des panneaux est une partie plutôt énergivore, notamment si on la compare au reste de leur cycle de vie.
Les autres matériaux des panneaux solaires
Bien entendu, le silicium n’est pas la seule matière utilisée dans la fabrication des panneaux solaires, même si elle est utilisée en abondance, pour la conception des cellules photovoltaïques.
La production des panneaux solaires fait donc appel à divers matériaux, parmi lesquels on trouve un encadrement en aluminium, une vitre de protection en verre, du plastique servant à l'encapsulation des cellules photovoltaïques, ainsi que des conducteurs en cuivre ou en argent pour les connexions.
💡Le saviez-vous ? Le processus de fabrication des panneaux solaires est le plus souvent réalisé de manière automatique.
L’importance du recyclage des panneaux solaires photovoltaïques
Dans le contexte de la transition énergétique mondiale, les panneaux solaires sont de plus en plus utilisés. À l'approche de leur date de fin de vie, il était donc essentiel de se poser la question de leur recyclage pour éviter des tonnes de déchets. L’objectif était de faire perdurer leur rendement énergétique et ce même une fois leur durée de vie atteinte.
💡Le saviez vous ? Selon Hespul, association de référence dans le photovoltaïque, un kilowatt-crête (kWc) photovoltaïque représente une empreinte carbone estimée à environ 1,7 tonne équivalent CO₂ (tCO₂). En France, dans la région lyonnaise, ce même kilowatt-crête produit en moyenne 1 150 kWh par an, permettant ainsi d'éviter l'émission annuelle d'environ 550 kg de CO₂, en prenant comme référence le mix électrique français de 2019 (480 gCO₂ évitées par kWh produit). Ainsi, il faut environ trois ans pour compenser intégralement la dette carbone associée à une installation photovoltaïque installée en France en 2019.
Comment fonctionne le recyclage des panneaux solaires photovoltaïques ?
Le procédé de recyclage des panneaux solaires dépend à la fois de leur état général après leur vie à produire de l'énergie verte et du type de technologie employée. Les panneaux, composés de cellules photovoltaïques en silicium de cristallin, peuvent être recyclés selon deux approches principales :
- la délamination
- ou le broyage.
Bien que pour les recyclage des panneaux solaires, ces deux techniques partagent certains aspects, elles utilisent des procédés différents pour extraire et trier les matériaux qui les composent.
Le recyclage par la technique de délamination
Voici comment les professionnels procèdent pour le recyclage en delamination.
Récupération et transport des panneaux
Celle-ci est une étape clé avant de commencer le recyclage. Les panneaux solaires en fin de vie sont collectés puis acheminés vers un centre spécialisé dans le traitement et le recyclage.
Pré-démantèlement
Une première opération consiste à retirer les câbles électriques ainsi que le boîtier de jonction. Ces éléments sont ensuite recyclés séparément, au même titre que d'autres déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE).
Retrait du cadre en aluminium
Le cadre en aluminium est démonté puis envoyé en fonderie pour être réutilisé dans de nouvelles productions.
Séparation du verre et des cellules photovoltaïques
La plaque laminée est aplatie à l’aide d’une presse, puis découpée à l’aide d’une lame chauffée à environ 300°C. Ce procédé permet de détacher la vitre des cellules photovoltaïques tout en conservant les matériaux intacts.
Traitement des cellules photovoltaïques
Les cellules séparées subissent une exposition à haute température. Cela permet de dissocier les métaux, qui sont ensuite isolés grâce à des traitements chimiques. Parmi les matériaux récupérés : l’argent, le silicium et les connecteurs métalliques.
Valorisation des matériaux récupérés
Les matières extraites sont réintroduites dans la chaîne de production industrielle, servant à la fabrication de nouveaux produits ou composants.
Le recyclage par la technique du broyage
Il y a également une autre technique pour assurer le recyclage d’un panneau solaire photovoltaïque afin de lui offrir une seconde vie.
Collecte et transport des panneaux
Comme dans la technique précédente, les panneaux photovoltaïques usagés dont leur cycle atteint l’étape de fin de vie sont récupérés puis transportés vers un centre spécialisé pour y être traités.
Pré-démantèlement des composants
Les premiers éléments retirés sont les câbles et le boîtier de jonction. Ces composants électroniques sont dirigés vers des filières de recyclage adaptées, comme celles utilisées pour les petits équipements électriques.
Retrait du cadre en aluminium
L'encadrement en aluminium est démonté. Ce métal est ensuite envoyé en fonderie pour être fondu et réutilisé dans de nouvelles productions.
Broyage des plaques laminées
Les panneaux, désormais réduits à leurs couches laminées, sont broyés afin d’être transformés en petites particules. De cette façon, la séparation des matériaux est facilité.
Séparation des matériaux
Les fragments issus du broyage sont triés à l’aide de diverses technologies (séparation mécanique, magnétique, électrostatique, etc.). On parvient ainsi à isoler les différents matériaux utilisés dans la conception des panneaux : verre, cuivre, résidus métalliques, particules d’argent, poussières, aluminium...
Réutilisation des matières premières
Les matériaux extraits sont ensuite valorisés. Ils servent de ressources pour la fabrication de nouveaux produits ou composants industriels.
Jusqu’à combien de fois peut-on recycler les matériaux des panneaux solaires ?
Les différents composants des panneaux photovoltaïques possèdent des capacités de recyclage variables selon leur nature. Voici un aperçu des principaux matériaux et de leur potentiel de réutilisation :
Le verre
- Recyclabilité : illimitée
- Détails : les plaques de verre utilisées pour la face protectrice des panneaux peut être recyclée à l’infini sans perdre ses propriétés. Elle représente environ 70 à 75 % du poids total d’un panneau solaire.
Le silicium (pour les cellules solaires)
- Recyclabilité : 3 à 4 cycles
- Durée estimée : environ 160 ans (en comptant 40 ans par cycle d’utilisation)
- Détails : le silicium cristallin peut être purifié et réintégré dans la fabrication de nouvelles cellules photovoltaïques, mais son efficacité diminue légèrement à chaque cycle de recyclage.
Les métaux précieux (argent, cuivre)
- Recyclabilité : très élevée
- Détails : les matériaux présents en plus faible quantité, tels que le cuivre et l’argent, nécessitent un traitement particulier. Ils sont d'abord isolés grâce à des procédés mécaniques et chimiques, puis fondus afin d’être réemployés dans de nouvelles applications.
L’aluminium
- Recyclabilité : illimitée
- Détails : le cadre en aluminium peut être recyclé sans perte de qualité. Il entre fréquemment dans la fabrication de nouveaux cadres ou autres structures métalliques.
Les plastiques (encapsulants, polymères)
- Recyclabilité : limitée
- Détails : les plastiques utilisés pour l'encapsulation (comme l’EVA) sont plus difficiles à recycler. Ils sont souvent incinérés pour produire de l’énergie ou transformés en combustibles secondaires.
Qui se charge du recyclage des panneaux solaires photovoltaïques en France ?
Le recyclage des panneaux solaires en France est financé par le biais de l’éco-participation, avec un coût contributeur d’environ 0,70 € par panneau, intégrée au prix de vente. Ce dispositif permet de couvrir les coûts liés à la collecte, au transport et au traitement en fin de vie. L'éco organisme Soren est chargé de cette mission ! Il est reconnu comme l’éco-organisme officiel pour la filière photovoltaïque. Aujourd’hui, une deux cent trentaine de point de collecte sont répartis sur le territoire, pour faciliter la récupération des panneaux en fin de vie et usagés pour un recyclage conforme et responsable.