Recycling of c-Si PV modules : an energy analysis and further improvements

Nowadays, the management of our planet’s resources is becoming of primary importance due to their increasing exploitation from human activities. The present study focuses, in particular, on the management of photovoltaic waste produced when they reach their end-of-life. PV modules contain precious and valuable materials (such as silicon, silver, aluminum, etc.), and toxic materials (such as cadmium, lead, etc.) that could cause problems for human health and the environment if not disposed properly. This study aims, at first, to review and analyze the current literature in order to deeply understand the topic of recycling PV modules, particularly crystalline-Silicon ones, which represent the largest market share. A second part analyzes the energy consumption of these recycling processes considering first-generation c-Si PV modules. Finally, improvements are suggested also considering the design of PV modules (Eco-design). The study estimates that the energy consumed to recycled c-Si PV modules could reach values as low as 150 ÷ 300 kWh/ton of PV waste treated.

Attualmente, la gestione delle risorse del nostro pianeta sta diventando un argomento di primaria importanza a causa del loro crescente sfruttamento da parte delle attività umane. Il presente studio si concentra, in particolare, sulla gestione dei rifiuti fotovoltaici prodotti quando questi raggiungono la loro fine vita. I moduli fotovoltaici contengono materiali rari e preziosi (come silicio, argento, alluminio, etc.) e materiali tossici (come cadmio e piombo, etc.) che potrebbero causare problemi per la salute umana e per l'ambiente se non vengono smaltiti correttamente. Questo studio si propone, in primo luogo, di rivedere e analizzare la letteratura attuale al fine di comprendere a fondo il tema del riciclaggio dei moduli fotovoltaici, in particolare quelli al silicio cristallino, che rappresentano attualmente la quota di mercato più grande. In secondo luogo, viene analizzato il consumo energetico dei processi di riciclaggio considerando i moduli fotovoltaici c-Si di prima generazione. Infine, vengono presentati dei suggerimenti e spunti di miglioramento considerando anche la fase di design dei moduli FV (Eco-design). Lo studio stima che il consumo energetico dei processi di riciclaggio di moduli FV c-Si possa raggiungere valori di 150 ÷ 300 kWh/ton di rifiuti FV trattati.