Nei prossimi anni tanti Paesi a livello mondiale potrebbero trovarsi di fronte a centinaia di migliaia di tonnellate di moduli fotovoltaici in silicio da smaltire. In Germania, ad esempio, ogni anno finiscono sul mercato del riciclo circa diecimila tonnellate di silicio, numero che dal 2029 sarà destinato a salire in maniera drastica. Basti pensare che solo nel 2021, la quantità totale di moduli fotovoltaici installati in Germania era di circa cinque milioni di tonnellate, con una quota di silicio di 150.000 tonnellate. Il riciclo dei componenti diventa così un aspetto cruciale in un’ottica di sostenibilità ambientale ed economia circolare.
LA RICERCA
Attualmente, nelle fasi di riciclo e trattamento dei moduli a fine vita, sono ritrattati solo l’alluminio, il vetro e il rame, ma non le celle al silicio. Per poter continuare a utilizzare questo materiale, quindi, la Germania ha avviato una nuova sperimentazione. I ricercatori del Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics di Halle (Saale) e del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, in collaborazione la Reiling GmbH & Co, una delle più grandi aziende tedesche di riciclo e trattamento dei moduli fotovoltaici a fine vita, hanno portato sul mercato qualcosa di veramente innovativo. Il silicio dei moduli dismessi è infatti riciclato su scala industriale e utilizzato per produrre nuove celle solari con tecnologia Perc. Il progetto è finanziato dal ministero federale dell’economia e del clima tedesco.
IL PROCESSO
Analizzando il processo, i frammenti di celle solari sono separati e raccolti attraverso un trattamento meccanico. Il primo passo del Fraunhofer CSP è quello di rimuovere il vetro e la plastica dai frammenti cellulari, che hanno dimensioni comprese tra 0,1 e 1 millimetro. Tocca poi al contatto posteriore, ai contatti in argento, allo strato antiriflesso e infine all’emettitore, che vengono gradualmente rimossi mediante incisione chimica a umido. Il silicio così purificato viene trasformato in lingotti monocristallini o quasi monocristallini, in processi standard, e quindi trasformato in wafer.
CRISTALLIZZAZIONE AD ALTA EFFICIENZA
A questo punto tocca alla cristallizzazione, processo che avviene con silicio riciclato al 100% senza l’aggiunta di silicio ultra puro commerciale. I wafer vengono così trasformati in celle solari Perc presso i laboratori del Fraunhofer ISE in Germania. Secondo quanto emerge dai risultati del primo test, l’efficienza delle celle ha raggiunto il 19,7%. Questo dato è inferiore rispetto all’efficienza delle celle solari Perc Premium, che si attesta attorno al 22%. Ma risulta superiore a quella delle celle solari scartate nei vecchi moduli attraverso procedure standard.
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