Los paneles solares son complejas piezas tecnológicas que se degradan hasta convertirse en grandes y voluminosas láminas de residuos electrónicos al final de su vida útil. Piénsalo: Los paneles solares tienen una vida útil limitada a 30 años, por lo que se prevé que los residuos mundiales de paneles solares al final de su vida útil alcancen los 8 millones de toneladas en 2030 y los 80 millones de toneladas en 2050.
Los investigadores han desarrollado una novedosa tecnología que puede transformar los paneles solares obsoletos en un nuevo material termoeléctrico de alto rendimiento que absorbe el calor y lo convierte en electricidad, según un estudio publicado en la revista Advanced Materials.
Los paneles solares obsoletos ahora podrían ser una oportunidad
Para llegar al núcleo de este problema, hay que conocer la arquitectura de las células solares, que son los componentes básicos de los paneles solares. Las células solares se componen de silicio, aluminio, cobre, plata, plomo y una complicada mezcla de otros materiales.
El reciclaje de estos materiales por separado es difícil, por lo que los procedimientos actuales de reciclaje se centran principalmente en el vidrio y la estructura metálica de soporte, mientras que el silicio -que constituye el 90% de las células solares- acaba en los vertederos. Por desgracia, el silicio reciclado presenta impurezas y defectos que impiden su uso para fabricar células solares funcionales, explica un comunicado de prensa.
En el último estudio, los investigadores decidieron convertir esta limitación en oportunidad y convirtieron las viejas células solares en material termoeléctrico mejorado. Este método aprovecha las características divergentes de la termoelectricidad con respecto a las células solares, donde la presencia de impurezas y defectos tiende a mejorar el rendimiento en lugar de empeorarlo.
Es útil en la fabricación de componentes de energías renovables
Para lograrlo, los investigadores utilizaron la tecnología de molienda de bolas para triturar las células solares hasta convertirlas en un polvo fino, lo que les permitió impartir propiedades termoeléctricas, como la conversión de energía y la eficiencia de refrigeración, al silicio desechado. Después, se añadieron polvo de fósforo y germanio para modificar sus propiedades originales antes de tratar la mezcla de polvo mediante sinterización por plasma de chispa a un calor y temperatura elevados.
Los investigadores desarrollaron una muestra con el rendimiento termoeléctrico más optimizado, con una cifra récord de mérito termoeléctrico (zT) de 0,45 a 873 K, que es la mejor entre los termoeléctricos de silicio elemental. Esto es inmensamente importante, ya que estas tecnologías podrían ampliar el ciclo de vida de diversos productos y reducir los residuos para cultivar una economía circular.
«Aprovechando nuestras técnicas de recuperación de recursos y en colaboración con A*STAR, hemos demostrado que se pueden obtener materiales valiosos de alta calidad y útiles para la fabricación de componentes de energía renovable, que en este caso, es el desarrollo de un material termoeléctrico de alto rendimiento que puede cosechar el calor y convertirlo en electricidad», dijo el coautor asociado de la NTU, Nripan Mathews, que es el Director del Clúster de Renovables y Generación de Bajo Carbono en el Instituto de Investigación de Energía.
