Un gruppo di ricerca coordinato dall’Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata (TNO) ha studiato come i wafer puliti o i frammenti di wafer recuperati dai moduli fotovoltaici a fine vita (EoL) possano essere riutilizzati per la produzione di nuovi lingotti di silicio cristallino e ha scoperto che i wafer con gallio potrebbero essere particolarmente adatti a questo scopo.
Gli scienziati hanno spiegato che il silicio ricavato dai wafer scartati dovrebbe essere fatto eliminando qualsiasi contaminazione sulle sue superfici, il che lo farebbe rientrare nella categoria dei materiali ad alta purezza. “I principali contaminanti sono il dopante, l’ossigeno, il carbonio e forse un po’ di azoto”, ha dichiarato Bart Geerligs, autore principale della ricerca, a pv magazine. “Abbiamo analizzato la questione soprattutto dal punto di vista del controllo del dopante e della resistività e, in misura limitata, anche dal punto di vista degli altri contaminanti rimanenti”.
Nello studio “Potential for Recycled Silicon Solar Cells as Feedstock for New Ingot Growth”, pubblicato su Progress in Photovoltaics, i ricercatori spiegano che la loro analisi ha affrontato i potenziali vincoli tecnici ed economici legati, in particolare, ai droganti e alle impurità. Prevedono inoltre che volumi significativi di silicio possano essere recuperati, soprattutto da wafer di tipo p, a partire dal 2040 circa, e che i mercati con doping a base di boro e o gallio saranno più o meno equamente divisi.
Il gruppo di ricerca ha anche creato una metodologia per separare i moduli di tipo n da quelli di tipo p e i pannelli di tipo p con doping a base di boro o da quelli di tipo p con doping a base di gallio. Ha stabilito, ad esempio, che se le celle solari del modulo sono policristalline, sono necessariamente di tipo p con doping a base di boro. “Per quanto ne sappiamo, non c’è stata alcuna produzione commerciale di moduli di tipo n basati su silicio policristallino”, hanno dichiarato gli studiosi.
Inoltre, hanno creato una separazione tra wafer con o senza metallizzazione frontale. Hanno anche detto che la tensione dovrebbe essere identificata per tutti i moduli, tranne quelli basati sulla tecnologia delle celle IBC (interdigitated back-contact), e che un’ispezione visiva dovrebbe essere condotta sul lato posteriore di tutte le celle. “Il principio per l’ispezione è che tutte le celle industriali di tipo p Al-BSF e PERC hanno una metallizzazione del lato posteriore in Al combinata con piazzole d’argento locali per la saldatura dei nastri di interconnessione, mentre le celle industriali di tipo n non hanno questa combinazione”, hanno specificato.
Il team ha spiegato che l’intero schema di test potrebbe essere aggirato se l’etichetta sul pannello scartato contiene informazioni utili. “Ad esempio, un modulo potrebbe essere documentato come contenente celle HJT (di tipo n) o essere basato su celle IBC di un produttore come Sunpower o Maxeon”, ha spiegato. “Sarebbe inoltre molto utile che i moduli PERC mostrassero visibilmente la data di produzione, perché prima del 2019 ciò implicherebbe il doping a base di boro e dopo il 2022 il doping a base di gallio sui wafer”.
“Questo schema darebbe luogo a tre flussi di materiali”, ha affermato Geerligs. “Si tratta di celle con doping di tipo n, celle con doping al boro di tipo p e un flusso di celle PERC monocristalline che potrebbero avere doping al boro o al gallio”.
Gli scienziati hanno concluso che il riutilizzo di wafer di tipo p come materia prima per nuovi lingotti di tipo p non sarà economicamente conveniente, poiché le celle di tipo n sono ora la tecnologia dominante.
“La potenziale riduzione dei costi derivante dall’uso di materie prime riciclate non sembra essere sufficiente a compensare questa situazione”, hanno dichiarato. “Un’altra possibilità di ottenere una redditività molto migliore per il riciclo dei wafer di tipo p potrebbe diventare disponibile con la tecnologia tandem perovskite-silicio, nel qual caso sia lo svantaggio in termini di efficienza rispetto al tipo n è fortemente ridotto e le prestazioni delle celle PERC possono essere migliorate da un emettitore in poli-Si”.
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