El reciclaje del silicio de los paneles solares al final de su vida útil, permitirá la reutilización de este elemento químico en la producción de nuevas células solares, gracias a un nuevo proceso de pirólisis térmica que permite recuperarlo en mejores condiciones que las actuales.
La novedosa técnica, desarrollada por científicos de la Facultad de Ingeniería SSN de la India, y denominada pirólisis en un reactor de lecho fluidizado, es capaz de mantener un buen rendimiento mecánico en las células solares recicladas, en comparación con otros métodos basados en reactores químicos y disolventes orgánicos.
Al final del proceso, las obleas (láminas redondas) de silicio que se hayan roto serán usadas como materia prima para el cultivo de nuevos lingotes de silicio. Mientras que si se mantienen enteras serán reutilizadas para la fabricación de nuevas células solares (o células fotoeléctricas).
Esto contribuirá a que la energía solar fotovoltaica continúe ocupando un sitio especial dentro de las energías renovables y no contaminantes.
La pirólisis y la recuperación del silicio
La pirólisis es la descomposición química de materiales orgánicos, mediante la aplicación de calor. Suele realizarse a muy altas temperaturas y en ausencia de oxígeno.
Por su parte, la pirólisis en un reactor de lecho fluidizado es la mejor técnica para el reciclaje a escala industrial porque contiene partículas de arena muy finas, las cuales actúan como un líquido debido a la alta temperatura.
El tamaño de estas partículas de arena en el reactor de lecho fluidizado, es un factor principal para determinar la resistencia mecánica de la celda solar de silicio. En tal sentido, al optimizar la velocidad de fluidización de las partículas de arena, las células del referido elemento químico se pueden recolectar de forma segura.
¿Qué ocurre cuándo se completa el proceso?
Cuando se completa la pirólisis, tanto las láminas enteras como las rotas pasan por el proceso de grabado químico para recuperar las obleas de silicio puro. El rendimiento y la pureza del material de silicio recuperado dependen, principalmente, de la temperatura óptima.
De acuerdo al grupo de investigación, la pureza y la calidad de las obleas recicladas se aseguran mediante la espectrometría de dispersión de energía (EDS) y mediciones de la vida útil de los portadores minoritarios.
En cuanto a lo que ocurre con otros de los elementos de los paneles solares al concluir el proceso, se ha señalado que la plata se disuelve a través del ácido nítrico (HNO3) y luego se recupera del ácido residual resultante. Mientras que la capa de aluminio y las uniones n o p también se recobran, a través de diferentes soluciones de ácido.
Cuánto silicio hay en el mundo para reciclar
La Agencia Internacional de Energía Renovable estima que habrá más de 78 millones de toneladas de material de desecho fotovoltaico, como el silicio, acumulado para 2050 en el mundo, cuyo valor podría superar los 15 mil millones de dólares si se reciclara e insertará de nuevo en la cadena de suministro.
Los paneles convencionales se basan en silicio cristalino, las tecnologías más nuevas hacen el panel más delgado usando silicio amorfo o materiales semiconductores complejos como el indio, el galio, el selenio, etc. Un panel solar fotovoltaico se compone de un marco de aluminio, de vidrio, de células, de plásticos y conexiones de cobre y/o plata.
El reciclaje permite la separación de dos fracciones de vidrio, dos fracciones de silicio, dos fracciones plásticas y cobre. Por lo tanto, el 95% de los componentes son reciclados. Las obleas de silicio son reutilizables si su integridad permanece intacta, lo que permite reutilizar el silicio hasta cuatro veces.
Otra importancia de reciclar el silicio
Debido a su alta densidad de energía, el silicio se considera un material atractivo para los ánodos de las baterías de iones de litio. La demanda mundial de baterías de iones de litio modernas está aumentando porque muchos fabricantes de automóviles y de baterías están interesados en el material. El silicio reciclado parece funcionar de la misma manera que el silicio comercial.
Por lo tanto, el reciclaje de módulos fotovoltaicos tiene un enorme potencial para convertirse en una fuente alternativa de nanosilicio para la industria. El nanosilicio compatible con baterías se vende a más de 44.000 dólares por kilogramo. A medida que la movilidad eléctrica aumenta, la presión para encontrar formas de aumentar la capacidad de la batería, está aumentando en la industria del automóvil.
Parte del reciclaje de silicio consiste en llevar el silicio a un tamaño nano en calidad de batería. Y el nanosilicio se puede almacenar unas diez veces más.
Con información de World Energy Trade, PV Magazine, PV Magazine Español y Avatar Energía.
Fotos cortesía de PV Magazine, World Energy Trade y CORDIS
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