Atualmente, cerca de 10 mil toneladas de silício em módulos descartados acabam no mercado de reciclagem anualmente na Alemanha.
A estimativa é que este número aumente para centenas de milhares de toneladas por ano até 2029, já que a maioria dos sistemas fotovoltaicos na Alemanha foi instalada entre 2009 e 2011 durante a primeira onda de expansão fotovoltaica.
E este número tende a subir cada vez mais. No fim de 2021, a Alemanha contabilizava cerca de cinco milhões de toneladas em módulos instalados, o que corresponde a 150 mil toneladas de silício.
Visando mudar este cenário, pesquisadores do Fraunhofer CSP (Center for Silicon Photovoltaics) e do Fraunhofer ISE (Institute for Solar Energy Systems), em parceria com a empresa alemã de reciclagem de painéis solares Reiling, desenvolveram uma solução em que o silício dos módulos descartados foi reciclado em escala industrial e reutilizado para fabricar novas células solares PERC.
“Esta expansão será, previsivelmente, seguida por uma primeira onda de descarte vinte anos depois, por volta de 2029. Portanto, é necessário estabelecer processos e procedimentos adequados para recuperar o material de silício dos módulos descartados em um estágio inicial”, explica Andreas Bett, diretor do Instituto Fraunhofer ISE.
O grupo de trabalho possui apoio financeiro do Ministério Federal Alemão para Assuntos Econômicos e Clima da Alemanha. Segundo os pesquisadores, com o processo que está em desenvolvimento é possível reciclar todos os módulos fotovoltaicos de silício cristalino, independentemente do fabricante e origem.
“Se não fosse esse o caso, seria muito trabalho para as empresas de reciclagem. Era importante para nós desenvolver um processo escalável que fizesse sentido econômico. Muito é possível no laboratório, mas nosso novo processo deve ser comprovado na prática para a indústria de reciclagem”, destaca Peter Dold, gerente de projeto da Fraunhofer CSP.
Silício 100% reciclado: como é o processo?
Para este processo, os pesquisadores pegam fragmentos de células solares que vêm da separação mecânica básica dos componentes dos módulos. Estes fragmentos possuem entre 0,1 mm e 1 mm.
O próximo passo é separar estes fragmentos do vidro e do plástico por outros processos de separação. Após essa etapa, os pesquisadores removem dos fragmentos os contatos da traseira, os contatos de prata da frente, a camada anti reflexiva e, por último, fazer um processo de corrosão química úmida.
Após todas estas etapas, restará só silício que será reaproveitado em processos para fabricar lingotes mono ou policristalinos, que por sua vez vão ser cortados em wafer e virar novas células. Estes novos lingotes são feitos somente do material reciclado, sem ter que adicionar mais silício puro.
Segundo os pesquisadores, no primeiro teste, a eficiência de conversão da célula solar foi de 19,7%. “Isso está abaixo da eficiência das células solares PERC premium de hoje, que têm uma eficiência de cerca de 22,2%, mas certamente está acima da das células solares nos módulos antigos e descartados”, disse Dold, contextualizando os resultados iniciais.
