Investigadores alemanes desarrollan un proceso para reciclar el silicio de los módulos fotovoltaicos

Científicos del instituto de investigación Fraunhoffer han creado una solución para el reciclaje industrial del silicio de los paneles desechado y su reutilización en nuevas células solares.

Cada año se desechan alrededor de diez mil toneladas de silicio de módulos fotovoltaicos solo en Alemania. Esta cifra aumentará a varios cientos de miles de toneladas anuales en 2029, cuando se prevé que los sistemas instalados entre 2009 y 2011, durante la primera expansión fotovoltaica, alcancen el fin de su vida útil. En la actualidad, el aluminio, el vidrio y el cobre de los módulos desechados se reprocesan para su reciclaje, pero no así las células solares de silicio.

Para poder reutilizar este material, investigadores del instituto alemán de investigación Fraunhofer, junto con Reiling, la mayor empresa alemana de reciclaje de módulos fotovoltaicos, han desarrollado una solución en la que el silicio de los módulos desechados se recicla a escala industrial y se reutiliza para producir nuevas células solares PERC.

Con la vista puesta en el aumento de la generación de este tipo de residuos, el Dr. Andreas Bett, director del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE, explica que «es necesario establecer procesos y procedimientos adecuados para recuperar el material de silicio de los módulos desechados en una fase temprana». Ya en 2021, la cantidad total instalada de módulos fotovoltaicos en Alemania era de unos cinco millones de toneladas, con un contenido de silicio de 150.000 toneladas. Como material semiconductor, el silicio es el principal componente de las células solares.

Durante el proyecto se ha desarrollado un proceso con el cual es posible reciclar todo tipo de módulos fotovoltaicos de silicio cristalino, independientemente del fabricante y del origen. El Dr. Peter Dold, director del proyecto en el centro Fraunhofer de Silicio Fotovoltaico CSP, explica: «Si no fuera así, esto supondría demasiado trabajo para las empresas de reciclaje. Para nosotros era importante desarrollar un proceso escalable que tuviera sentido desde el punto de vista económico. Se puede hacer mucho en el laboratorio, pero nuestro nuevo proceso debería demostrar su eficacia en la práctica para la industria del reciclaje».

Para el proceso, los fragmentos de células solares se separan y recogen de los subproductos del proceso de reciclaje mecánico, que ya está establecido. En Fraunhofer CSP, los fragmentos de células con tamaños de entre 0,1 y 1 milímetro se liberan primero del vidrio y el plástico mediante varios procesos de clasificación. A continuación, se eliminan paso a paso el contacto trasero, los contactos de plata, la capa antirreflectante y, por último, el emisor, mediante grabado químico húmedo. El silicio limpiado de este modo se transforma en lingotes monocristalinos o casi monocristalinos en procesos estándar, y luego en obleas.

La cristalización se lleva a cabo con un 100% de silicio reciclado sin añadir silicio comercial ultrapuro. Con las obleas de silicio reciclado se fabricaron células solares PERC en el Fraunhofer ISE.

En el primer ensayo, la eficiencia de conversión de las células solares fue del 19,7%. «Esto está por debajo de la eficiencia de las actuales células solares PERC de primera calidad, que tienen una eficiencia de alrededor del 22,2%, pero está ciertamente por encima de la de las células solares de los viejos módulos desechados», explica Dold.