Gwałtownie rosnąca ilość odpadów, pochodzących ze zużytych paneli fotowoltaicznych, czyni ich utylizację pilnym wyzwaniem technologicznym. Coraz częściej postulowane nowe podejście do tego zagadnienia zakłada nie tylko recykling krzemu, stanowiącego podstawowy surowiec w budowie ogniw, lecz także jego zagospodarowanie. Podczas gdy sam krzem z recyklingu stanowi surowiec niższego rzędu, nowe podejście polega na jego konwersji na materiały inżynierskie wyższego rzędu na zasadzie tak zwanego upcyklingu. Całość odbywa się w ramach zintegrowanej procedury technologicznej.
Naukowcy z KIER (Korea Institute of Energy Research) i CNU (Chungnam National University) zaprezentowali metodologię utylizacji zużytych ogniw fotowoltaicznych, odejmującą demontaż paneli, separację surowców i produkcję ceramiki technicznej w postaci azotku krzemu (Si3N4).
Po rozmontowaniu paneli, ogniwa odcinane są od szkła, a następnie mielone razem z warstwowym laminatem EVA (ethylene-vinyl acetate). Rozdrobnienie umożliwia odsiew części tworzywa sztucznego. Pozostałości organiczne wypalane są prze godzinę w temperaturze 600 °C. W dalszej kolejności w warunkach dezintegracji ultradźwiękowej wytrawiane są pozostałości metaliczne: ołów, miedź, cyna i aluminium przy użyciu kwasu solnego, a z wykorzystaniem kwasu azotowego – srebro. Po sedymentacji w osadzarce oddziela się pozostałości ceramiczne – dwutlenek tytanu.
Tak uzyskany sproszkowany krzem poddano mieleniu w etanolu do uzyskania rozmiaru ziaren na poziomi 1 µm, a następnie azotowaniu, przez godzinę w temperaturze 1350 °C, a następnie przez 10 min w 1450 °C. Uzyskano materiał o czystości 99,69%, z zawartością fazy α-Si3N4 na poziomie 93,1%, a więc spełniający standardy przemysłowe [1].
Z kolei badacze z TPU (Tomsk Polytechnic University) przedstawili metodę recyklingu zużytych ogniw fotowoltaicznych, pozwalającą na uzyskanie ceramiki technicznej w postaci węglika krzemu.
Przemielone ogniwa poddano pirolizie w temperaturze 500 °C w atmosferze azotu, co pozwoliło na dekompozycję składników polimerowych i uzyskanie gazu syntezowego. Pozostałości nieorganiczne wykorzystano do produkcji węglika krzemu w procesie syntezy elektrołukowej, przebiegającego w temperaturze dochodzącej do 1800 °C [2].
Utylizacja odpadów przemysłowych na zasadzie upcyklingu pozwala nie tylko na zagospodarowanie zużytych ogniw fotowoltaicznych, lecz również na odzysk wartościowych surowców, nadających się do dalszego wykorzystania w produkcji przemysłowej.
pv-magazine.com
[1] Seong-Pyo Lee et al.: Upcycling silicon recovered from photovoltaic waste into silicon nitride via the field-applicable control of metal and ceramic impurities, Materials Today Sustainability, vol. 35, 2026, 101438
[2] Larionov, K., Gerasimov, R., Bolatova, Z. et al.: Stage Recycling of Solar Panels by Pyrolysis and Vacuum-free Electric Arc Conversion to Produce SiC. Silicon (2026)
