Alrededor de diez mil toneladas de silicio en módulos fotovoltaicos desechados terminan en el mercado de reciclaje anualmente en Alemania. Esta cifra aumentará hasta varios cientos de miles de toneladas anuales en 2029.
Actualmente, el aluminio, el vidrio y el cobre de los módulos desechados se reprocesan, pero no las células solares de silicio.
Para poder reutilizar el silicio, los investigadores del Centro Fraunhofer de Silicio Fotovoltaico CSP y del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE, junto con la mayor empresa alemana de reciclaje de módulos fotovoltaicos, Reiling GmbH & Co. KG, 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.
La mayoría de los sistemas fotovoltaicos en Alemania se instalaron entre 2009 y 2011, durante la primera ola de expansión fotovoltaica. A esta expansión le seguirá una primera oleada de desecho veinte años después, en torno a 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.
Proceso para recuperar el material de silicio
Un grupo de trabajo de Fraunhofer CSP ha desarrollado un proceso para recuperar el material de silicio. Con este proceso, es posible reciclar todos los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino, independientemente del fabricante y del origen.
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 cuasi monocristalinos en procesos estándar y luego en obleas.
La cristalización se lleva a cabo con un 100% de silicio reciclado sin la adición de silicio comercial ultrapuro.
Las obleas de silicio reciclado se fabricaron en células solares PERC en el PV-TEC del Fraunhofer ISE.
En el primer ensayo, la eficiencia de conversión de las células solares fue del 19,7%, 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 por encima de la de las células solares de los viejos módulos desechados.
