A medida que se expande el uso de la energía solar en el mundo –y lo está haciendo de manera espectacular– también crece la necesidad de reciclar los módulos al final de su vida útil. Las previsiones más conservadoras indican que hacia 2030 se habrán desmantelado unos 400 millones de módulos, cifra que superará los 10.000 millones en 2050.
Un módulo fotovoltaico se compone de una suma de células solares interconectadas entre sí, embebidas en láminas de polímero y pegadas a un vidrio para protegerlas de agentes exteriores (humedad, radiación ultravioleta…). El vidrio, junto con un marco de aluminio, le proporcionan rigidez para facilitar su instalación y le dotan de resistencia a golpes, cargas de viento, etc. Sin embargo, este mismo diseño que hace al módulo resistente a la degradación y al envejecimiento y garantiza su funcionamiento durante décadas, dificulta la separación y recuperación de materiales una vez ha alcanzado el final de su vida útil.
En la actualidad se están proponiendo diversos métodos para el reciclaje de los módulos utilizando enfoques mecánicos, térmicos o químicos. Algunos han alcanzado un alto nivel de desarrollo, por ejemplo, los destinados a los componentes más pesados del módulo, caso del vidrio y el marco de aluminio. Sin embargo, este nivel de desarrollo no ha llegado aún a los contactos metálicos y al silicio que forman las células solares, que son los elementos más exigentes en términos de consumo energético e impacto ambiental. Además, en ocasiones la calidad de los materiales recuperados no es suficiente para reinyectarlos en la cadena de valor fotovoltaica.
Óptimo proceso de desmetalización
El proyecto Resiliens, financiado por la Agencia Estatal de Investigación, adscrita al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, busca dar solución a este reto mediante el desarrollo de tecnologías que faciliten el reciclado y el máximo aprovechamiento del silicio y los metales de los módulos desechados. En el marco de este proyecto, el IES y sus socios – investigadores del departamento de Ingeniería Química de la UCM, de la Facultad de Ciencias de la UAM y de IMDEA Nanociencia– han optimizado un proceso que facilita la recuperación de plata y silicio de alta pureza de los módulos y su escalado industrial, con la consiguiente reducción en el consumo de materias primas y energía.
Carlos del Cañizo, del IES-UPM, explica que lo que han hecho es “optimizar un proceso que recupera la plata en estado sólido y que además alcanza un óptimo entre la recuperación del metal y la preservación del sustrato de silicio”. “También hemos demostrado que la reinyección del silicio en la etapa de cristalización garantiza la obtención de un silicio con pureza suficiente para fabricar con él células solares de alta eficiencia, en un proceso que adapta las propiedades del silicio resultante a los requisitos actuales de la industria, transformando, por ejemplo, el silicio multicristalino en monocristalino”, añade.
Estos métodos se basan en estrategias bien conocidas en la industria fotovoltaica (como el ataque alcalino para la recuperación del metal y el crecimiento Czochralski para la recristalización del silicio), por lo que el escalado de los resultados y su transferencia a la industria pueden ser sencillos. No obstante, del Cañizo advierte que “aún queda trabajo por hacer para demostrar la validez de los métodos propuestos para la gran variedad de tecnologías de células existentes en el mercado, así como para analizar su compatibilidad con los encapsulantes usados en la industria”
Los investigadores publicaron recientemente los resultados de sus avances en Science Direct.
