ROSI – Return of Silicon

ROSI SAS, basée à Grenoble en France, propose une solution innovante de recyclage de silicium ultra pur, provenant soit des « kerf », un déchet industriel résultant de la production de plaquettes de silicium, soit de particules fines issues de la production de silicium photovoltaïque et actuellement considérées comme déchets. ROSI valorise le silicium de haute qualité contenu dans ces déchets industriels afin de le réinjecter dans la chaine de production photovoltaïque initiale.

1. L’énergie solaire, un acteur important pour la transition énergétique

Avec l’épuisement prévisible des combustibles fossiles, la société dans laquelle nous vivons a besoin d’alternatives fiables pour fournir de l’énergie. L’utilisation de sources d’énergie verte est maintenant indispensable au développement durable et sain de notre planète. L’énergie photovoltaïque (PV), qui permet de convertir directement la lumière en électricité, en fait une candidate prometteuse. C’est en effet une source d’énergie renouvelable, car issu d’un flux infini, écologique, et une source d’énergie sécurisée sur le plan national. Le PV est de plus une technologie modulaire, qui peut facilement être adaptée à différentes échelles, et correspondre à des besoins très variés. Les systèmes PV permettent en effet de délivrer des puissances allant de quelques kW pour le résidentiel, à plusieurs centaines de MW, voire même le GW, en centrales PV. En 2017, plus de 100GW de PV ont été installés dans le monde, ce qui correspond à une augmentation de plus de 20% par rapport à 2016.

2.Où en sommes-nous par rapport à une production photovoltaïque « verte » ?

Aujourd’hui et dans les années à venir, la technologie PV est, et restera basée sur le silicium (Si). Deuxième élément le plus abondant sur Terre, ce matériau doit être purifié pour être compatible avec le PV. Cela nécessite de faire usage de procédés très énergivores, à fort Capex (65-100$/kg) et à un coût élevé (environ 15$/kg, ce qui représente jusqu’à 20% du coût total d’un module PV). Le Capex relatif au matériau Si représente 45% de l’ensemble du Capex nécessaire à l’établissement d’une chaine de valeur complète pour la production de modules PV, soit presque l’équivalent de l’ensemble des autres étapes.

La production de Si de qualité PV consomme en outre une quantité importante d’énergie et libère des quantités significatives de CO2. La figure ci-dessous compare ces quantités pour la production de Si et d’autre métaux utilisés dans l’industrie, tels que l’acier, l’aluminium, le magnésium ou le titane. On peut y voir que l’énergie nécessaire pour produire 1 kg de Si est de 80kWh en moyenne, ce qui est plus important que l’énergie nécessaire pour la production d’acier ou d’aluminium, et du même ordre de grandeur que pour le magnésium et le titane.

Pour la production de chaque kg de Si PV, c’est 50kg de CO2 qui est libéré dans l’atmosphère, soit la valeur la plus élevée parmi l’ensemble des autres industries présentées. En d’autres termes, pour chaque MW de modules PV produit, ce sont 200 tonnes de CO2 qui sont libérées. Avec le plan d’expansion annoncé dans les années à venir pour la production de modules PV, il est maintenant urgent et impératif d’avoir une technologie fiable qui permet de réduire la génération de CO2 nécessaire à la production d’énergies renouvelables.

3. Le point faible de la chaine de production de PV

Le matériau de base utilisé pour le PV, à savoir le silicium ultra-pur, souffre d’une énorme perte de valeur dès les premières étapes de la chaine de production du PV, et notamment en 2 points :

  1. Lors de l’étape de production des plaques de silicium par sciage multi-fils d’un lingot, c’est 40 à 50% de matériau qui est perdu sous forme de micro copeaux intégrés dans une boue contenant le liquide de découpe. Cette boue, appelée « kerf », est constituée de silicium très pur, et est actuellement considérée comme un déchet, et évacuée aux frais du producteur. En 2017 pour les 100 GW installés, ce sont plus de 250kt de Si PV qui ont été perdus sous forme de déchets, soit plus de 3.7B$. Une croissance de ces chiffres d’au moins 10 à 15% est attendue chaque année…
  2. La production de Si par lit fluidisé (FBR) – présentée comme une alternative à la méthode Siemens – remplace le dépôt en phase vapeur du réacteur Siemens (ou Bell Jar reactor), par un réacteur à lit fluidisé dans lequel le monosilane (SiH4) est décomposé thermiquement sur de petites particules de Si, maintenues dans un lit fluidisé. Au fur et à mesure du procédé, ces germes croissent, et les particules les plus grosses tombent au fond du réacteur, et sont ensuite extraites. Cependant, comme la distribution des particules dans le lit fluide suit une distribution gaussienne, environ 10 à 15% des particules finales ont un diamètre inférieur à 40µm. Ces particules sont extrêmement pures, mais n’ont que très peu de valeur sur le marché car leur taille est hors spécifications pour les industriels

ROSI – Return of Silicon

ROSI SAS, basée à Grenoble en France, propose une solution innovante de recyclage de silicium ultra pur, provenant soit du « kerf », un déchet industriel résultant de la production de plaquettes de silicium, soit de particules fines issues de la production de silicium photovoltaïque et actuellement considérées comme déchets. ROSI valorise le silicium de haute qualité contenu dans ces déchets industriels afin de le réinjecter dans la chaine de production photovoltaïque initiale.

  • Technologie innovante et perspectives globales
  • Valorisation de déchets industriels et réduction d’émissions de CO2
  • Booster d’efficacité pour l’industrie photovoltaïque

Recycling Silicon through ROSI’s leading technologies reduces at least 30% of CO2 emissions, increases production efficiency and reduces the cost of PV modules, thus, renders the PV industry into a truly circular economy.