Séparer les cellules en silicium des modules photovoltaïques bifaciaux en verre en fin de vie à l’aide de lasers continus

Pourquoi les anciens panneaux solaires comptent encore

L’énergie solaire se répand sur les toits et dans les déserts du monde entier, mais ces panneaux brillants ne durent pas éternellement. À mesure que les premières générations de centrales solaires arrivent en fin de vie, des millions de tonnes de modules devront être traitées en toute sécurité. Enterrés ou incinérés, ils peuvent libérer des substances toxiques et perdre des métaux précieux ainsi que du silicium de haute pureté. Cette étude explore une manière plus propre de démonter un type plus récent de panneau, appelé module bifacial en verre, en utilisant un faisceau laser continu finement réglé afin que les composants clés puissent être récupérés et réutilisés plutôt que jetés.

Ce qui distingue ces panneaux solaires

Les panneaux solaires traditionnels collectent la lumière d’un seul côté et ont généralement un dos en plastique. Les modules bifaciaux, en revanche, sont constitués de verre sur les deux faces et peuvent capter la lumière à l’avant comme à l’arrière, augmentant la production d’électricité. Entre les couches de verre se trouvent des cellules fines en silicium maintenues par un plastique transparent appelé EVA, ainsi que des revêtements antireflet fragiles qui aident les cellules à capter la lumière plus efficacement. Ce verre et ces revêtements supplémentaires augmentent les coûts de fabrication mais réduisent le coût du kilowatt‑heure sur la durée de vie du panneau. Alors que les architectures bifaciales gagnent rapidement des parts de marché, il est devenu urgent de trouver une manière sûre et efficace de démonter ces empilements plus complexes en fin de vie.

Pourquoi les filières de recyclage actuelles sont insuffisantes

Aujourd’hui, les recycleurs s’appuient principalement sur trois voies pour séparer les couches d’un panneau. Les méthodes thermiques chauffent les panneaux jusqu’à la décomposition de l’EVA, ce qui fonctionne mais consomme beaucoup d’énergie et peut dégager des fumées nocives nécessitant un traitement supplémentaire. Les méthodes chimiques plongent les panneaux dans des solvants organiques qui dissolvent ou gonflent l’EVA ; elles sont lentes, nécessitent de grands volumes de produits chimiques coûteux et produisent des effluents liquides contaminés. Les méthodes physiques broient les panneaux puis séparent les morceaux par taille, charge ou densité, ce qui mélange les matériaux et rend difficile la récupération de produits purs et de grande valeur comme des cellules en silicium intactes. Aucune de ces approches n’est idéalement adaptée aux modules bifaciaux double‑verre, qui sont plus difficiles à désassembler proprement.

Utiliser la lumière laser comme outil de précision

Les chercheurs ont développé une stratégie différente : diriger un laser continu puissant mais finement contrôlé à travers le verre et l’EVA pour qu’il soit principalement absorbé par les cellules de silicium. Comme le panneau n’a pas de câbles connectés pendant le traitement, la lumière absorbée se transforme en chaleur directement à la surface de la cellule. En ajustant la puissance du laser, la fréquence et le cycle marche‑arrêt, l’équipe a élevé la température locale suffisamment pour affaiblir les liaisons sans brûler le plastique ni créer de fumées. Avec des paramètres optimisés (1200 W de puissance, 2000 Hz de fréquence, cycle de service de 5 %), le laser rompt le revêtement antireflet fin et modifie légèrement une couche très mince d’EVA en contact avec la cellule. Cet effet double supprime les « points d’accroche » où l’EVA adhère au silicium tout en laissant l’essentiel du plastique et du verre intact.

Ce qui se passe à l’intérieur du panneau

Des images au microscope et des mesures de chimie de surface ont montré que, du côté exposé au laser, le revêtement antireflet en nitrure de silicium est progressivement détruit et partiellement transformé en oxyde de silicium. À mesure que ce revêtement disparaît, la force nécessaire pour décoller l’EVA des cellules tend vers zéro. En parallèle, des tests sur l’EVA ont révélé qu’une seule fine couche interfaciale est affectée : certaines liaisons chimiques se rompent et de petites molécules comme l’acide acétique sont libérées, réduisant brièvement l’adhérence, mais le réseau principal du polymère reste intact. Concrètement, lorsque le panneau traité est ouvert, le verre et l’EVA du côté laser se soulèvent proprement, laissant pratiquement aucun résidu sur les cellules en silicium, lesquelles demeurent majoritairement fixées à la couche d’EVA opposée non traitée sous forme de morceaux intacts plutôt que d’éclats brisés.

Un recyclage plus vert avec un potentiel d’expansion

Pour évaluer l’impact global, les auteurs ont comparé leur méthode laser avec des schémas de recyclage chimiques et thermo‑mécaniques antérieurs en réalisant une analyse du cycle de vie. Pour le traitement d’une même masse de matériau de panneau dans une configuration de laboratoire, la méthode laser a évité l’usage de solvants et de fours à haute température, réduisant la consommation d’énergies fossiles et les émissions liées au changement climatique, à la pollution atmosphérique et à la toxicité. Parce que le procédé est rapide et peut être automatisé par le déplacement d’une tête de balayage sur de grands modules, il pourrait être mis à l’échelle en lignes industrielles. Le compromis porte sur un investissement supplémentaire en matériel laser et sur le fait que la méthode ne fonctionne que là où des cellules en silicium sont présentes. Dans l’ensemble, l’étude montre qu’un usage intelligent de la lumière peut transformer les anciens panneaux solaires bifaciaux en une source plus propre de silicium et de verre réutilisables, aidant l’énergie solaire à rester durable de l’installation à la mise hors service.

Citation: Zhang, C., Zhao, Z., Wang, R. et al. Separate silicon cells from end-of-life bifacial glass photovoltaic modules using continuous lasers. Sci Rep 16, 4986 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35277-z

Mots-clés: recyclage des panneaux solaires, photovoltaïque bifacial, traitement laser, récupération de cellules en silicium, déchets électroniques