Une nouvelle technique pour recycler 100 % de l’argent contenu dans les cellules solaires CIGS

D’après pv magazine International

Des scientifiques de l’université technologique de Chalmers, en Suède, ont découvert comment recycler des métaux précieux comme l’argent (Ag) et l’indium (In) à partir de cellules solaires CIGS flexibles dans des conditions de lixiviation douces. L’équipe a fait part de ses résultats dans “Valuable metal recycling from thin film CIGS solar cells by leaching under mild conditions“, récemment publié dans Solar Energy Materials and Solar Cells.

Les chercheurs ont pour cela utilisé des cellules solaires CIGS flexibles de 15,6 cm2 x 15,6 cm2 avec une grille conductrice en argent (Ag) et un substrat en acier inoxydable, du fabricant suédois de systèmes photovoltaïques Midsummer AB. Chaque cellule a été découpée en huit fragments identiques, puis chaque échantillon a été découpé en un petit et un grand morceau.

Les universitaires ont placé les petits bouts de cellules photovoltaïques dans des récipients de dissolution, pour récupérer la totalité d’argent et d’indium de chaque cellule. Ils ont placé le plus gros élément dans des récipients de lixiviation et ont rempli les deux types de contenants avec un volume de solution d’acide nitrique (HNO3) d’une concentration spécifique. Le rapport entre la surface géométrique et le liquide (A/L) a également varié d’un essai à l’autre. L’équipe a réalisé toutes les expériences à température ambiante et à une vitesse d’agitation de 200 tours par minute.

Après avoir démontré que l’argent et l’indium se dissolvaient entièrement pendant le processus, et donc que les expériences de lixiviation seraient menées avec l’intégralité de chaque cellule, les scientifiques ont entrepris de tester quelle concentration d’acide nitrique et quel rapport entre la surface géométrique et le liquide, permettaient d’obtenir les meilleurs rendements de lixiviation.

Les résultats montrent qu’une concentration d’acide nitrique de deux moles et un rapport A/L de 1/3 conduisent à des taux de récupération très élevés des éléments d’argent et d’indium. Après quatre à six heures de lixiviation, environ 90 % de l’argent est récupéré, et le taux de récupération atteint 100 % dans les 24 heures. Environ 20 à 25 % de l’indium est récupéré au cours de la première heure de lixiviation, et le rendement le plus élevé est de 85 % après 28 heures.

« En comparant tous les résultats des différentes conditions expérimentales, on peut dire que les rendements élevés d’Ag et d’In sont toujours accompagnés de niveaux élevés de contamination par de nombreux autres éléments, le zinc restant présent », notent les scientifiques, qui ajoutent que la contamination par le molybdène peut également être problématique. Ils ont ensuite montré qu’il était possible d’obtenir des flux plus purs grâce à un processus de lixiviation sélective. En utilisant une concentration d’acide nitrique de 0,5 mole et un rapport A/L de 1/3, le taux de récupération de l’argent atteint environ 85% après 24 heures avec des niveaux de contamination plus faibles. En revanche, le taux de récupération de l’indium chute à seulement 30 %.

Les scientifiques ont également noté que leur méthode n’est pas encore adaptée à l’industrialisation, car les concentrations d’argent et d’indium sont trop faibles pour être utilisées directement dans un processus de purification réalisable utilisant plus d’un gramme par litre. « Des moyens de concentration supérieure, par exemple en réutilisant le même lixiviat pour plusieurs cellules, devraient être envisagés pour l’industrialisation », concluent-ils.