Desarrollan un método más barato y sostenible para reciclar células solares

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers han desarrollado un método que permite recuperar los metales preciosos de las células solares de película fina de forma eficaz y más respetuosa con el medio ambiente.

En la actualidad existen dos tipos principales de células solares. El más común es el de silicio, que representa el 90% del mercado. El otro tipo son las denominadas células solares de película fina, que a su vez utiliza tres subtecnologías principales, una de las cuales se conoce como CIGS (seleniuro de cobre, indio y galio), y consiste en una capa de diferentes metales, entre ellos indio y plata.

Las células solares de capa fina son, con diferencia, las más eficaces dentro de las tecnologías disponibles en el mercado. Además, se pueden doblar y adaptar, lo que significa que se pueden utilizar en muchos ámbitos diferentes. El problema es que la demanda de indio y plata es alta, y el aumento de la producción va acompañado de una cantidad creciente de residuos de producción, que contienen una mezcla de metales valiosos y sustancias peligrosas. Por tanto, poder separar los metales de interés de otras sustancias resulta extremadamente valioso, tanto desde el punto de vista económico como medioambiental, ya que pueden reutilizarse en nuevos productos.

«Es crucial eliminar cualquier contaminación y reciclar, para que el material vuelva a estar lo más limpio posible. Hasta ahora, para conseguirlo se utilizaban altas temperaturas y una gran cantidad de productos químicos, un proceso caro que además no es respetuoso con el medio ambiente», afirma Ioanna Teknetzi, estudiante de doctorado del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), que junto con los investigadores Burcak Ebin y Stellan Holgersson ha publicado los resultados de este estudio en la revista Solar Energy Materials and Solar Cells.

Ahora su investigación demuestra que un proceso de reciclado más respetuoso con el medio ambiente puede tener el mismo resultado.

«Tuvimos en cuenta tanto la pureza como unas condiciones de reciclado respetuosas con el medio ambiente y estudiamos cómo separar los metales de las células solares de película fina en soluciones ácidas mediante un método mucho más ‘amable’ llamado lixiviación. También tenemos que utilizar productos químicos, pero ni de lejos tanto como con los métodos de lixiviación anteriores. Para comprobar la pureza del indio y la plata recuperados, también medimos las concentraciones de posibles impurezas y vimos que la optimización puede reducirlas», explica Ioanna Teknetzi.

Los investigadores demostraron que es posible recuperar el 100% de la plata y alrededor del 85% del indio. El proceso se lleva a cabo a temperatura ambiente sin añadir calor.

«Se tarda un día, un poco más que con los métodos tradicionales, pero con nuestro método resulta más rentable y mejor para el medio ambiente. Esperamos que nuestra investigación pueda servir de referencia para optimizar el proceso de reciclado y allanar el camino para utilizar el método a mayor escala en el futuro», afirma Burcak Ebin.

En cuanto al funcionamiento de este nuevo método, se puede resumir en tres pasos. Primero, la película de la célula solar se analiza con respecto al material, la composición química, el tamaño de las partículas y el grosor. La célula se coloca en un recipiente con una solución ácida a la temperatura deseada. Se utiliza agitación para facilitar la disolución de los metales en la solución ácida. Este proceso se denomina lixiviación.

Posteriormente, la eficacia de la lixiviación y las reacciones químicas se evalúan analizando muestras tomadas en momentos específicos durante el proceso de lixiviación. Los distintos metales se lixivian en momentos diferentes. Esto significa que el proceso puede detenerse antes de que todos los metales comiencen a disolverse, lo que a su vez contribuye a lograr una mayor pureza.

Por último, una vez finalizada la lixiviación, los metales deseados se encuentran en la solución en forma de iones y pueden purificarse fácilmente para ser reutilizados en la fabricación de nuevas células solares.