Separare le celle in silicio dai moduli fotovoltaici bifacciali in vetro a fine vita usando laser continui

Perché i vecchi pannelli solari contano ancora

L’energia solare si sta diffondendo su tetti e deserti in tutto il mondo, ma quei pannelli lucenti non durano per sempre. Con l’arrivo all’età del ritiro delle prime generazioni di impianti solari, milioni di tonnellate di pannelli a fine vita dovranno essere gestite in sicurezza. Interrati o inceneriti, possono rilasciare sostanze tossiche e sprecare metalli preziosi e silicio ad alta purezza. Questo studio esplora un modo più pulito di smontare un tipo più recente di pannello, chiamato modulo bifacciale in vetro, utilizzando luce laser accuratamente sintonizzata in modo che i componenti chiave possano essere recuperati e riutilizzati invece di essere gettati via.

Che cosa rende diversi questi pannelli solari

I pannelli tradizionali raccolgono la luce da un solo lato e di solito hanno un supporto in plastica. I moduli bifacciali, al contrario, sono costituiti da vetro su entrambi i lati e possono catturare la luce sia frontalmente sia posteriormente, aumentando la produzione di elettricità. Tra gli strati di vetro sono inserite sottili celle in silicio tenute in posizione da una plastica trasparente chiamata EVA, oltre a delicati rivestimenti antiriflesso che aiutano le celle a catturare la luce in modo più efficiente. Questo vetro e questi rivestimenti aggiuntivi aumentano i costi di fabbricazione ma riducono il costo per kilowattora durante la vita del pannello. Con la rapida crescita della quota di mercato dei design bifacciali, trovare un modo sicuro ed efficiente per smontare questi impilamenti più complessi a fine vita è diventato urgente.

Perché le attuali vie di riciclo non sono sufficienti

Oggi i riciclatori si affidano principalmente a tre metodologie per separare gli strati all’interno dei pannelli. I metodi termici riscaldano i pannelli finché l’EVA non si decompone: funziona, ma consuma molta energia e può rilasciare fumi nocivi che richiedono trattamenti aggiuntivi. I metodi chimici immergono i pannelli in solventi organici che sciolgono o rigonfiano l’EVA; sono lenti, richiedono grandi volumi di sostanze chimiche costose e producono rifiuti liquidi contaminati. I metodi fisici frantumano i pannelli e poi separano i pezzi per dimensione, carica o densità, il che miscela i materiali e rende difficile recuperare prodotti puri e di alto valore come celle di silicio intatte. Nessuno di questi approcci è ideale per i moduli bifacciali a doppio vetro, che sono più difficili da smontare in modo pulito.

Usare la luce laser come strumento di precisione

I ricercatori hanno sviluppato una strategia diversa: dirigere un laser continuo potente ma controllato attraverso il vetro e l’EVA in modo che venga assorbito principalmente dalle celle in silicio. Poiché il pannello non ha fili collegati durante la lavorazione, la luce assorbita si trasforma in calore proprio alla superficie della cella. Regolando la potenza del laser, la frequenza e i tempi di accensione/spegnimento, il team ha aumentato la temperatura locale quanto basta per indebolire i legami senza bruciare la plastica o creare fumo. Con impostazioni ottimizzate (potenza 1200 W, frequenza 2000 Hz, ciclo di lavoro 5%), il laser rompe il sottile rivestimento antiriflesso e altera leggermente uno strato molto sottile di EVA a contatto con la cella. Questo duplice effetto rimuove i «punti di presa» dove l’EVA si aggrappa al silicio lasciando intatti la maggior parte della plastica e il vetro.

Cosa avviene all’interno del pannello

Immagini al microscopio e misure della chimica superficiale hanno mostrato che sul lato esposto al laser il rivestimento antiriflesso a base di nitruro di silicio viene progressivamente distrutto e in parte trasformato in ossido di silicio. Con la scomparsa di quel rivestimento, la forza necessaria per staccare l’EVA dalle celle si avvicina a zero. Allo stesso tempo, i test sull’EVA hanno rivelato che è interessato solo uno strato interfaciale minuscolo: alcuni legami chimici si rompono e vengono rilasciate piccole molecole come l’acido acetico, riducendo temporaneamente l’adesività, ma la rete principale del polimero rimane integra. In termini pratici, quando il pannello trattato viene aperto, il vetro e l’EVA sul lato irradiato si sollevano puliti, lasciando praticamente nessun residuo sulle celle in silicio, che restano per lo più attaccate allo strato di EVA opposto, non trattato, come pezzi intatti anziché frammenti rotti.

Un riciclo più verde con margine di crescita

Per comprendere l’impatto complessivo, gli autori hanno confrontato il loro approccio laser con precedenti schemi di riciclo chimico e termo‑meccanico usando una valutazione del ciclo di vita. Per processare la stessa massa di materiale di pannello in un impianto di laboratorio, il metodo laser ha evitato l’uso di solventi e di forni ad alta temperatura, riducendo l’uso di combustibili fossili e le emissioni legate a cambiamento climatico, inquinamento atmosferico e tossicità. Poiché il processo è rapido e può essere automatizzato muovendo una testa di scansione su grandi moduli, potrebbe essere scalato per linee industriali. Il compromesso è un investimento iniziale maggiore in apparecchiature laser e il fatto che il metodo funziona solo dove sono presenti celle in silicio. Nel complesso, lo studio mostra che un uso intelligente della luce può trasformare i vecchi pannelli solari bifacciali in una fonte più pulita di silicio e vetro riutilizzabili, contribuendo a rendere il fotovoltaico sostenibile dall’installazione al ritiro.

Citazione: 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

Parole chiave: riciclo dei pannelli solari, fotovoltaico bifacciale, lavorazione laser, recupero delle celle in silicio, rifiuti elettronici