Vers une meilleure prise en compte de la recyclabilité des modules photovoltaïques : du choix des matériaux et des procédés associés vers leur valorisation en fin de vie

Towards a better consideration of the recyclability of photovoltaic modules: from the choice of materials and associated processes to their end-of-life recovery

• Auteur / Autrice : Dylan Habans
• Direction : Jean-Luc Bouvard, Noëlle Billon
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Mise en Forme des Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Mécanique Physique des Polymères Industriels
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Mines Paris-PSL

Mots clés

Mots clés libres

Modules photovoltaïques

Matériaux recyclables

Écoconception

Durabilité

Photovoltaic modules

Recyclable materials

Ecodesign

Durability

Résumé

Le présent projet vise à mettre en place une chaine de valeur circulaire et développer des dispositifs PV durables. Pour cela, l'étude se focalisera plus particulièrement sur les défis liés aux points critiques que sont l'écoconception, le recyclage et la recyclabilité des modules PV et de ses constituants. Le travail de thèse visera dans cet objectif à : (1) développer des dispositifs dont la délamination lors de l'étape de fin de vie permettra la séparation et donc la récupération des matériaux constitutifs non-mélangés (i.e. non-contaminés) (2) remplacer les matériaux (notamment organiques) non recyclables par des matériaux innovants dont les caractéristiques faciliteront leur récupération ou éviteront les voies néfastes pour l'environnement (incinération, enfouissement) sans dégrader les fonctions et la durabilité mécanique. (3) développer des nouveaux procédés associés aux matériaux innovants sélectionnés pour élaborer un démonstrateur en tant que preuve de concept dans la perspective de transfert technologique Afin d'assurer le processus d'écoconception, le développement technique sera appuyé par une analyse environnementale continue à l'aide d'un outil numérique adapté. Par ailleurs, une attention particulière sera portée sur le développement de solutions économiques adaptées au contexte du marché PV alliant à la fois performance technique et environnementale. L'approche d'écoconception de modules PV innovants permettra ainsi de fermer le cycle de vie en considérant l'aptitude au recyclage et à la recyclabilité des matériaux comme critères fondamentaux.

This project aims to establish a circular value chain and develop sustainable PV systems. To do so, the study will focus more specifically on the challenges related to the critical points of eco-design, recycling and recyclability of PV modules and their components. The thesis work will aim at : (1) developping devices whose delamination at the end-of-life stage will allow the separation and thus the recovery of unmixed (i.e. non-contaminated) constituent materials (2) replacing non-recyclable materials (in particular organic materials) with innovative materials whose characteristics will facilitate their recovery or avoid environmentally harmful routes (incineration, landfill) without degrading their functions and mechanical durability. (3) developping new processes associated with the innovative materials selected to develop a demonstrator as proof of concept in the perspective of technology transfer In order to ensure the ecodesign process, technical development will be supported by a continuous environmental analysis using an adapted numerical tool. In addition, particular attention will be paid to the development of economic solutions adapted to the PV market context, combining both technical and environmental performance. The eco-design approach of innovative PV modules will thus allow to close the life cycle by considering recyclability and recyclability of materials as fundamental criteria.