JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli kartoittaa tämänhetkisiä aurinkoenergian käyttömääriä, yleisimpiä ja kehitteillä olevia aurinkokennoteknologioita sekä niiden kierrätysmenetelmiä.

Työssä lähestytään aihetta EU:n ympäristöpolitiikan näkökulmasta, jossa ilmastonmuutos toimii yhtenä ajavana voimana aurinkoenergian käytön lisääntymiselle. EU:n määräämän uusiutuvan energian direktiivin tarkoituksena on lisätä uusiutuvan energian käyttöä muun muassa sähköntuotannossa. EU on myös mukana rahoittamassa tutkimushankkeita, joiden tavoitteena on kehittää aurinkosähköjärjestelmiä.

Työ tarkastelee tärkeimpiä aurinkokennoteknologioita, joita ovat yksikiteiset- ja monikiteiset piipaneelit sekä ohutkalvopaneelit ottaen huomioon myös materiaalien ja ympäristön merkityksen. Jotkut aurinkokennoteknologiat sisältävät kriittisiä tai myrkyllisiä materiaaleja kuten indiumia ja kadmiumia, jotka ovat kuitenkin välttämättömiä paneelin toimivuuden ja tehokkuuden takaamiseksi. Kriittiseksi materiaaliksi määritellään raaka-aine, jolla on merkitystä EU:n taloudelle ja sillä on suuri saatavuusriski. Tämän myötä aurinkokennojen kierrättämisen merkitys on kasvanut, jotta esimerkiksi kriittisten aineiden saaminen toissijaisista lähteistä eli kierrätyksestä olisi tulevaisuudessa mahdollista. Tärkeää on myös varmistaa myrkyllisten materiaalien turvallinen kierrätys.

Lisäksi työssä esitellään kehitteillä olevia aurinkokennoteknologioita; nanokidekennot ja orgaaniset kennot, jotka kuuluvat kolmannen sukupolven aurinkokennoihin. Niissä on pyritty yhdistämään korkea tehokkuus ja alhaiset kustannukset. Kehitteillä olevissa kennoissa pyritään käyttämään turvallisia materiaaleja, joita on kattavasti saatavilla.

Työ kartoittaa myös yleisimmät käytöstä poistettujen aurinkokennojen kierrätysmenetelmät sekä muutamia kehitteillä olevia menetelmiä. Aurinkopaneelien lisääntyneen käytön vuoksi myös niistä muodostuneet jätevirrat tulevat kasvamaan merkittävästi lähitulevaisuudessa, minkä vuoksi investointeja uusiin kierrätysteknologioihin tarvitaan.

Photovoltaic technologies and their recycling

Abstract

The purpose of this bachelor’s thesis was to discover the amount of solar energy used, the most popular solar technologies and those which are under development and also their recycling technologies.

This thesis approaches the topic from the perspective of European Union’s environmental policy, in which climate change acts as a driving force for increased use of solar energy. The purpose of the European Union’s Renewable Energy Directive (RED II) is to increase the use of renewable energy, including in electricity generation. The EU is also financing research projects that aim to develop photovoltaic systems.

This thesis introduces the most important solar cell technologies, which are monocrystalline- and polycrystalline silicon panels and thin-film panels, also considering the significance of materials and the environment. Some solar cell technologies contain critical or toxic materials such as indium and cadmium, which are necessary to ensure the efficiency and functioning of a panel. Critical material is defined as a raw material, which has a significant importance to the EU economy and also has a high availability risk. Because of what’s mentioned above, the importance of recycling solar cells has increased, so that obtaining critical materials from secondary sources would be possible in the future. It is also important to ensure the safe recycling of toxic materials.

In addition, this thesis introduces recycling technologies that are under development; nano solar cells and organic cells, which belong to third generation solar cells. High efficiency and low costs have been combined in these technologies. Safe materials, that have an excellent availability are also used in these technologies.

This thesis also introduces the recycling technologies for used solar panels and some of the recycling technologies that are under development. Because of increased usage of solar panels, the waste stream will also increase significantly in the near future, which leads to a need for investments in new recycling technologies.