Dispositifs à base de Si pour les énergies renouvelables : Recyclage et renaissance des modules photovoltaïques – SIREVIVAL

L'expansion des modules photovoltaïques (PVs) dans les systèmes d'énergie intelligents (SEIs) pose un défi de taille pour les prochaines décennies, car il est attendu que d'ici 2050, les déchets PVs atteignent 70 millions de tonnes. À cet égard, l'Europe a mis en place un cadre bien structuré pour soutenir un recyclage efficace puisque la première génération de modules PVs en service atteint la fin de vie, nécessitant un remplacement et s'accumulant en tant que déchets industriels. La variété et la quantité de matériaux récupérés, y compris le silicium (Si), peuvent être utilisées pour la production de 2 milliards de nouveaux modules PVs d'ici 2050. Il est urgent d'augmenter la fonctionnalité de ces modules, parallèlement à la diminution du coût global du produit. La capacité solaire à installer d'ici 2030 en Tunisie et en Algérie sera supérieure à 1 GW dans chacun de ces pays, ce qui pose plusieurs défis pour l'économie circulaire basée sur les modules PVs en fin de vie.
SIREVIVAL vise à réduire l'impact environnemental des modules photovoltaïques usés, en utilisant des matériaux recyclés pour construire des super-condensateurs (SCs) et en les intégrant dans des cellules photovoltaïques modernes, afin de répondre à la production et à la livraison d'électricité de manière instantanée, soutenant ainsi l'effort pour des SEIs abordables. SIREVIVAL vise à concevoir et à fabriquer de nouveaux matériaux fonctionnels à faible coût à partir de modules PVs en fin de vie dans le but de les intégrer dans des composants clés pour le développement industriel des SEIs. Cette approche d'économie circulaire nécessite de nouvelles technologies de fabrication respectueuses de l'environnement.
SIREVIVAL s'efforce d'obtenir des SCs robustes, reposant sur des principes d'ingénierie bien connus de la chimie de matériaux carbonés (matériaux riches en Csp2), des électrolytes à l'état solide et des matériaux à base de Si obtenus à partir de modules PVs en fin de vie. Le projet est organisé en quatre modules de travail (workpackages) : le recyclage des modules PVs, le développement de matériaux, la fabrication de SCs, et l'intégration de SCs avec les cellules PVs suivie de l’évaluation de leurs de performances.
SIREVIVAL repose sur une approche interdisciplinaire pour la fabrication de matériaux fonctionnels respectueux de l'environnement pour l’élaboration d’une nouvelle génération de SEIs, comprenant des modules PVs et des SCs. Il favorisera la collaboration entre des institutions de recherche de haut niveau dans l'UE et en Afrique, en promouvant l'innovation et en fournissant des solutions avancées aux acteurs industriels dans le domaine des protocoles de recyclage et de l'économie circulaire, de la chimie des matériaux avancés pour les applications d'énergies renouvelables et de l'ingénierie des SEIs. La Tunisie participe à ce programme parce que SIREVIVAL s’inscrit dans la stratégie de recherche à long terme du pays. SIREVIVAL renforcera les compétences des partenaires africains dans le domaine du développement des matériaux et des SEIs, et facilitera l'accès aux technologies de recyclage. Le rôle de pays de l'UE, en plus de contribuer à la réalisation des objectifs du Green Deal européen, est d’innover en termes d’architectures innovantes pour les systèmes hybrides de stockage d’énergie à base de SCs. Basée sur la mise en œuvre de protocoles de recyclage efficaces (> 85%) et sur le développement de matériaux uniques, l'intégration de modules PVs et de SCs permettra une conversion et une gestion intelligentes de l'énergie, et améliorera l'adaptabilité environnementale des SEIs. Les SCs auront des densités d'énergie > 20 Wh/kg, bénéficiant d'une fenêtre de tension opérationnelle >2 V, d’une grande stabilité en cyclage (> 100000 cycles), ainsi que d'une fenêtre de température opérationnelle de - 40° à 100° C.