Perspectivas de reutilización del silicio de módulos solares al final de su vida útil en la producción de nuevos lingotes

Científicos de los Países Bajos propusieron un nuevo sistema de pruebas para reciclar el silicio de los paneles fotovoltaicos al final de su vida útil. Su metodología ayudó a crear diferentes categorías de obleas para reciclar el silicio destinado a la producción de nuevos lingotes, pero también demostró que la mayor parte del silicio reciclado en un futuro próximo procederá de productos de tipo p, que difícilmente se reutilizarán en un mercado ahora dominado por los módulos de tipo n.

diciembre 27, 2024 Emiliano Bellini

Imagen: Soren

Un grupo de investigación coordinado por la Organización de los Países Bajos para la Investigación Científica Aplicada (TNO) ha investigado cómo podrían reutilizarse las obleas o fragmentos de oblea limpios recuperados de módulos fotovoltaicos al final de su vida útil para la producción de nuevos lingotes de silicio cristalino y ha descubierto que las obleas dopadas con galio podrían ser especialmente adecuadas para este fin.

Los científicos explicaron que el silicio de las obleas desechadas debe hacerse eliminando cualquier contaminación en sus superficies, lo que lo volvería a incluir en la categoría de material de alta pureza. «Los principales contaminantes son el dopante, el oxígeno, el carbono y quizá algo de nitrógeno», explicó a pv magazine el autor principal de la investigación, Bart Geerligs. «Lo analizamos principalmente desde la perspectiva del dopante y el control de la resistividad, y de forma limitada también desde la perspectiva de otros contaminantes restantes».

En el estudio «Potential for Recycled Silicon Solar Cells as Feedstock for New Ingot Growth» (Potencial de las células solares de silicio reciclado como materia prima para el crecimiento de nuevos lingotes), publicado en Progress in Photovoltaics, los investigadores explican que su análisis aborda las posibles limitaciones técnicas y económicas relacionadas, en particular, con los dopantes y las impurezas. También prevén que se puedan recuperar volúmenes significativos de silicio, sobre todo de obleas de tipo p, a partir de 2040 aproximadamente, y que los mercados dopados con boro y dopados con galio se repartan a partes más o menos iguales.

El grupo de investigación también creó una metodología para separar los módulos n-type y p-type, y los paneles boro-dopados de los p-type dopados con boro o galio. Estableció, por ejemplo, que si las células solares del módulo son policristalinas, son necesariamente de tipo p dopadas con B. «Hasta donde sabemos, no se han producido comercialmente módulos de tipo n basados en silicio policristalino», afirman los investigadores.

Además, crearon una separación entre las obleas que tienen o no metalización en la cara frontal. También dijeron que debía identificarse el voltaje de todos los módulos, excepto los basados en la tecnología de células de contacto trasero interdigitado (IBC), y que debía realizarse una inspección visual de la cara posterior de todas las células. «El principio para la inspección es entonces que todas las células industriales de tipo p de Al-BSF y PERC tienen metalización del lado posterior de Al combinada con almohadillas locales de plata para soldar las cintas de interconexión, y las células industriales de tipo n no tienen dicha combinación», especificaron.

El equipo explicó que todo el esquema de pruebas podría obviarse si una etiqueta del panel desechado tuviera información útil. «Por ejemplo, se podría documentar que un módulo contiene células HJT (tipo n) o que está basado en células IBC de un fabricante como Sunpower o Maxeon», explicó además. «También sería muy útil que los módulos PERC mostraran visiblemente una fecha de producción porque desde antes de 2019, esto implicaría dopaje con boro, y después de 2022, implicaría dopaje con galio de las obleas».

«Este esquema daría lugar a tres flujos de materiales», explica Geerligs. «Se trata de células dopadas con n, células dopadas con boro con p y un flujo de células PERC monocristalinas que podrían estar dopadas con boro o con galio».

Los científicos concluyeron que la reutilización de obleas de tipo p como materia prima para nuevos lingotes de tipo p no será económicamente viable, ya que las células de tipo n son ahora la tecnología dominante.

«La reducción potencial de costos derivada del uso de materia prima reciclada no parece ser suficiente para compensar este hecho», afirmaron. «Otra posibilidad de una rentabilidad mucho mayor para el reciclaje de obleas de tipo p puede llegar a estar disponible con la tecnología de tándem perovskita-silicio, en cuyo caso tanto la desventaja de eficiencia en comparación con el tipo n se reduce fuertemente y el rendimiento de la célula PERC puede ser mejorado por un emisor de poli Si».

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