Investigadores alemanes fabrican células PERC a partir de silicio 100% reciclado

Actualmente, unas 10 toneladas de silicio en módulos desechados acaban cada año en el mercado del reciclaje en Alemania.

Se espera que esta cifra aumente a cientos de miles de toneladas por año para 2029, ya que la mayoría de los sistemas fotovoltaicos en Alemania se instalaron entre 2009 y 2011 durante la primera ola de expansión fotovoltaica.

Y este número tiende a aumentar cada vez más. A finales de 2021, Alemania tenía alrededor de cinco millones de toneladas de módulos instalados, lo que corresponde a 150 toneladas de silicio.

Con el objetivo de cambiar este escenario, investigadores del Fraunhofer CSP (Centro de Silicio Fotovoltaico) y del Fraunhofer ISE (Instituto de Sistemas de Energía Solar), en colaboración con la empresa alemana de reciclaje de paneles solares Reiling, desarrollaron una solución en la que el silicio de los módulos desechados se reciclado a escala industrial y reutilizado para fabricar nuevas células solares PERC.

“A esta expansión le seguirá previsiblemente una primera ola de eliminación veinte años más tarde, alrededor de 2029. Por lo tanto, es necesario establecer procesos y procedimientos adecuados para recuperar el material de silicio de los módulos desechados en una fase temprana”, explica Andreas Bett, director del Instituto Fraunhofer ISE.

El grupo de trabajo cuenta con el apoyo financiero del Ministerio Federal Alemán de Asuntos Económicos y Clima. Según los investigadores, con el proceso que se está desarrollando es posible reciclar todos los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino, independientemente del fabricante y origen.

“Si no fuera así, las empresas de reciclaje tendrían mucho trabajo. Para nosotros era importante desarrollar un proceso escalable que tuviera sentido económico. Mucho es posible en el laboratorio, pero nuestro nuevo proceso debe probarse en la práctica para la industria del reciclaje”, destaca Peter Dold, director de proyectos de Fraunhofer CSP.

Silicio 100% reciclado: ¿cómo es el proceso?

Para este proceso, los investigadores toman fragmentos de células solares que provienen de la separación mecánica básica de los componentes del módulo. Estos fragmentos tienen entre 0,1 mm y 1 mm.

El siguiente paso es separar estos fragmentos del vidrio y el plástico mediante otros procesos de separación. Tras este paso, los investigadores retiran los contactos traseros, los contactos plateados frontales, la capa antirreflectante de los fragmentos y, finalmente, llevan a cabo un proceso de corrosión química húmeda.

Tras todos estos pasos sólo quedará silicio, que será reutilizado en procesos de fabricación de lingotes mono o policristalinos, que a su vez serán cortados en obleas y convertidos en nuevas células. Estos nuevos lingotes están fabricados únicamente con material reciclado, sin tener que añadir más silicio puro.

Según los investigadores, en la primera prueba, la eficiencia de conversión de la célula solar fue del 19,7%. "Esto está por debajo de la eficiencia de las células solares PERC premium actuales, que tienen una eficiencia de alrededor del 22,2%, pero ciertamente está por encima de la de las células solares en módulos viejos y desechados", dijo Dold, poniendo los resultados iniciales en contexto.