Um grupo de pesquisa coordenado pela Organização Holandesa para Pesquisa Científica Aplicada (TNO) investigou como wafers limpos ou fragmentos de wafer recuperados de módulos fotovoltaicos em fim de vida (EoL) poderiam ser reutilizados para produção de novos lingotes de silício cristalino e descobriu que wafers dopados com gálio poderiam ser particularmente adequados para essa finalidade.
Os cientistas explicaram que o silício dos wafers descartados deve ser feito eliminando qualquer contaminação em suas superfícies, o que o incluiria novamente na categoria de material de alta pureza. “Os principais contaminantes são dopantes, oxigênio, carbono e talvez um pouco de nitrogênio”, disse o autor principal da pesquisa, Bart Geerligs, à pv magazine. “Observamos isso principalmente da perspectiva do controle de dopantes e resistividade e, até certo ponto, também da perspectiva de outros contaminantes restantes.”
No estudo “Potential for Recycled Silicon Solar Cells as Feedstock for New Ingot Growth”, publicado na Progress in Photovoltaics, os pesquisadores explicaram que sua análise abordou potenciais restrições técnicas e econômicas relacionadas, em particular, a dopantes e impurezas. Eles também esperam que volumes significativos de silício possam ser recuperados, especialmente de wafers do tipo p, por volta de 2040, e que os mercados dopados com boro e dopados com gálio serão mais ou menos divididos igualmente.
O grupo de pesquisa também criou uma metodologia para separar módulos do tipo n e do tipo p, e painéis do tipo p dopados com boro versus dopados com boro ou dopados com gálio. Estabeleceu, por exemplo, que se as células solares no módulo forem policristalinas, elas são necessariamente dopadas com B do tipo p. “Até onde sabemos, não houve produção comercial de módulos do tipo n com base em silício policristalino”, disseram os acadêmicos.
Além disso, eles criaram uma separação entre wafers que têm metalização frontal ou não. Eles também disseram que a voltagem deve ser identificada para todos os módulos, exceto aqueles baseados na tecnologia de células de contato traseiro interdigitado (IBC), e que uma inspeção visual deve ser conduzida na parte traseira de todas as células. “O princípio para a inspeção é então que todas as células industriais Al-BSF e PERC do tipo p têm metalização traseira do lado Al combinada com almofadas de prata locais para soldagem das fitas de interconexão, e as células industriais do tipo n não têm essa combinação”, eles especificaram.
A equipe explicou que todo o esquema de teste pode ser ignorado se um rótulo no painel descartado tiver informações úteis. “Por exemplo, um módulo poderia ser documentado como contendo células HJT (tipo n) ou ser baseado em células IBC de um fabricante como Sunpower ou Maxeon”, explicou ainda. “Também seria muito útil se os módulos PERC mostrassem visivelmente uma data de produção porque, antes de 2019, isso implicaria dopagem de boro e, depois de 2022, implicaria dopagem de gálio dos wafers.”
“Este esquema resultaria em três fluxos de material”, disse Geerligs. “Estas são células dopadas do tipo n, células dopadas de boro do tipo p e um fluxo de células PERC monocristalinas que podem ser dopadas de boro ou de gálio.”
Os cientistas concluíram que reutilizar wafers do tipo p como matéria-prima para novos lingotes do tipo p não será economicamente viável, pois as células do tipo n são agora a tecnologia dominante.
“A potencial redução de custo do uso de matéria-prima reciclada não parece ser suficiente para compensar isso”, eles declararam. “Outra possibilidade para uma lucratividade muito melhor para a reciclagem de wafers do tipo p pode se tornar disponível com a tecnologia tandem de perovskita-silício, em que a desvantagem de eficiência em comparação com o tipo n é fortemente reduzida e o desempenho da célula PERC pode ser aprimorado por um emissor de poli-Si.”
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