fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche indienne a mis au point un nouveau procédé de recyclage permettant de récupérer le silicium et la silice native (SiO₂) à partir de cellules solaires en silicium cristallin en fin de vie, et de les utiliser comme matériaux d'électrode dans des applications de stockage d'énergie. Cette étude évalue principalement l'impact de différentes combinaisons de substrats et de silicium recyclé sur les mécanismes de stockage de charge.
Les chercheurs soulignent que la croissance significative de la capacité photovoltaïque installée cumulée entraîne une augmentation massive du nombre de panneaux en fin de vie, nécessitant d'urgence des solutions de gestion durable des déchets. Cette étude propose une approche écologique consistant à intégrer les déchets photovoltaïques recyclés dans les matériaux d'électrode des systèmes électrochimiques lithium-ion, en analysant particulièrement le comportement de stockage de charge faradique dépendant du substrat. Le procédé de recyclage commence par le démontage manuel et le retrait du cadre en aluminium des panneaux usagés, suivi d'un traitement thermique à 480 °C pour décomposer et éliminer l'encapsulant EVA, la couche arrière et les résidus de verre. Ensuite, les fragments de cellules en silicium recyclées sont séparés et broyés à 450 tr/min pendant 6 heures pour obtenir une poudre micrométrique, puis purifiés par lessivage alcalin et acide successifs avec de l'hydroxyde de sodium (NaOH) et de l'acide chlorhydrique (HCl). L'optimisation du procédé par modification du rapport molaire NaOH:HCl a montré qu'avec un rapport de 1:1,25, le taux de récupération du silicium est le plus élevé, atteignant environ 97,75 %. La poudre purifiée est mélangée avec des nanotubes de carbone (CNT) comme additif conducteur, du polyfluorure de vinylidène (PVDF) comme liant et du N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) comme solvant, dans un rapport pondéral de 80:10:10, pour former une pâte qui est enduite sur du cuivre, du verre revêtu d'oxyde d'indium-étain (ITO) et du feutre de graphite comme collecteurs de courant, puis séchée sous vide à 90–100 °C.
L'équipe de recherche a caractérisé les matériaux recyclés par spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), diffraction des rayons X (XRD), fluorescence des rayons X (XRF) et spectroscopie Raman, tout en effectuant des analyses morphologiques par microscopie électronique en transmission (TEM), microscopie électronique à balayage (SEM), analyse par dispersion d'énergie des rayons X (EDX) et microscopie à force atomique (AFM). L'analyse thermogravimétrique (TGA) a été utilisée pour la caractérisation thermique, l'analyse Brunauer–Emmett–Teller (BET) pour déterminer la surface spécifique, et les performances électrochimiques ont été évaluées par voltampérométrie cyclique (CV), spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) et charge-décharge galvanostatique (GCD). Les chercheurs rapportent que les électrodes préparées sur cuivre et ITO présentent un comportement de type batterie contrôlé par diffusion, tandis que celles sur substrat de graphite montrent des caractéristiques de stockage de charge capacitif. La voltampérométrie cyclique et la spectroscopie d'impédance électrochimique confirment de bonnes propriétés interfaciales, et les tests de charge-décharge galvanostatique indiquent une stabilité des performances sur 500 cycles. Les valeurs de capacité spécifique des électrodes sur cuivre, ITO et graphite sont respectivement de 143,23 F g, 30,53 F g et 163,92 F g. L'équipe conclut que les électrodes préparées sur cuivre et ITO conviennent comme électrodes à base de silicium pour les systèmes électrochimiques lithium-ion, tandis que les électrodes sur graphite montrent un potentiel pour les applications de stockage d'énergie à entraînement durable.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans RSC Sustainability sous le titre « Recycling of solar cells recovered from waste panels into efficient silicon-based composite electrodes for energy-storage applications », avec la participation de chercheurs du Laboratoire national de physique de l'Inde (CSIR) et de l'Académie indienne de l'innovation scientifique et de la recherche (AcSIR).
