La mayoría de los primeros sistemas fotovoltaicos que se instalaron en Alemania entre 2009 y 2011 se empiezan a enfrentar al final de su vida útil y, para evitar que estos módulos generen un problema grave de contaminación, científicos del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar (ISE) acaban de desarrollar un innovador sistema que permitirá el reciclaje de su principal material semiconductor: el silicio.
Según datos del ISE, solo en 2021 la cantidad total instalada de módulos fotovoltaicos en Alemania era de unos cinco millones, con un contenido de silicio aproximado de 150.000 toneladas. Y la cifra va en aumento.
Un sistema pionero con la vista puesta en el futuro
Around 10.000 tons of silicon in pv modules get discarded annually in Germany - by 2029 it will be several 100.000 tons per year. #Recycling silicon of old, discarded #solar panels will become ever more important:https://t.co/xfFK6fV0Yu
— Fraunhofer ISE (@FraunhoferISE) February 7, 2022
La tecnología de los paneles solares de última generación aún está en expansión y Alemania es uno de los países europeos que más esfuerzos dedican a su desarrollo.
Solo aquí, las estimaciones apuntan a que cada año se acaban desechando aproximadamente 10.000 toneladas de silicio procedentes de módulos de paneles solares que han dejado de funcionar. Este material hasta ahora no se reciclaba, a diferencia de lo que sucede con el aluminio, el vidrio y el cobre de los paneles.
Esta cantidad de silicio desaprovechado previsiblemente aumentará de forma exponencial a medida que la tecnología de los paneles fotovoltaicos se vaya expandiendo, sumado a que la primera oleada de este tipo de placas solares pronto dejará paso a las que llegarán en los próximos años.
En este sentido, según el director del Instituto Fraunhofer ISE -el Dr. Andreas Bett-, 2029 será un año clave, ya que entonces entrarán en vigor cambios sustanciales en el sistema de tarifas de alimentación para sistemas fotovoltaicos por las que el país se rige en la actualidad. "Deben establecerse procedimientos razonables para recuperar el silicio de los módulos desechados de los paneles solares cuanto antes”, avisa el investigador.
Con esta premisa, y gracias a la financiación del Ministerio Federal de Economía y Clima de Alemania, el grupo de trabajo del Dr. Bett en el ISE y los expertos en reciclaje de Reiling GmbH & Co, han desarrollado un proceso con el que se puede recuperar el silicio de todos los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino desechado a escala industrial, independientemente del fabricante y del origen.
En la primera fase del proceso los fragmentos de silicio -con un tamaño de apenas 0,1 a 1 mm- se liberan del vidrio y del plástico al que están adheridos. A continuación, se eliminan paso a paso el contacto trasero del silicio, de la plata, y la capa reflectante.
Por último, se utiliza grabado químico húmedo y, una vez limpio completamente, el silicio resultante se procesa en lingotes monocristalinos y luego se transforma en obleas.
La cristalización se realiza con un 100% de silicio reciclado sin añadir silicio comercial de alta pureza. Después, las obleas de silicio se procesan en el propio ISE para convertirlas de nuevo en células solares PERC, cuya eficiencia en la primera prueba fue del 19,7 %.
Por el momento, este dato está por debajo de la eficiencia de las actuales células solares PERC de primera calidad (que cuentan con una eficiencia de alrededor del 22,2 %), pero está por encima de la de las células solares de los antiguos módulos desechados.
Para el director del proyecto en el ISE, el Dr. Peter Dold, estos primeros resultados son todo un éxito, pues según explica, "para nosotros era importante desarrollar un proceso escalable que también tuviera sentido desde el punto de vista económico. Nuestro proceso debería demostrar su eficacia en la práctica para la industria del reciclaje”.
De lo contrario, conllevaría demasiado trabajo para las empresas de reciclaje existentes y unos costes muy elevados.
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