Una empresa leonesa logra crear un procedimiento único que permite abaratar el coste de las placas fotovoltaicas en Weblogs de Yaaqui.com

Mezclan silicio de diversa pureza para obtener placas fotovoltaicas más baratas. La productora DC Wafers abre una línea que podría abaratar la materia prima en "millones de euros".

La empresa leonesa DC Wafers, productora de obleas de silicio empleadas en la fabricación de las placas fotovoltaicas solares para la obtención de energía eléctrica, ha abierto una línea de I+D con la que pretende abaratar el coste de la materia prima empleada ?en millones de euros?. En la fabricación de las obleas se emplea un silicio (elemento químico metaloide) extremadamente puro y de altos precios. Para reducir costes, la compañía ha comenzado a mezclar el material con otro tipo de silicio no tan puro, pero igual de eficiente.

?Ahora mismo, la energía fotovoltaica está muy cerca de ser competitiva con el resto de formas de obtención de energía. Se cree que este objetivo se puede alcanzar en 2012 en países soleados como España. Y precisamente la fabricación de obleas de silicios puede ser uno de los sectores donde se puedan realizar mejoras que den impulso a este tipo de producción?, comenta Hugo Rodríguez, responsable de I+D de la empresa, cuya planta está en Valdelafuente, a unos kilómetros de León.

La oblea utiliza actualmente mucho material muy puro ?que no es del todo necesario para la producción de energía?. Esto es así porque la fotovoltaica hereda la materia prima de la microelectrónica, pero no tiene los mismos requisitos que ésta. La empresa intenta reducir los requisitos de calidad de la materia prima manteniendo la eficiencia de la placa fotovoltaica a través de mezclas.

En las mezclas se trabaja con silicio metalúrgico y purificado y ya se han realizado los primeros experimentos, por lo que los técnicos empiezan a dominar cómo trabajar con este material, ?que es diferente al silicio puro? usado hasta ahora. Los ensayos se realizan en la propia fábrica.

Este silicio de origen metalúrgico es hasta 1.000 veces menos puro. En estos momentos, las mezclas se realizan al 5%, pero que se quieren alcanzar mayores porcentajes. El rendimiento se mantiene en las primeras pruebas. Este trabajo se realiza bajo la óptica de la Ingeniería de Impurezas. El silicio metalúrgico cuesta aproximadamente la mitad que el puro, y los costes en materia prima en este tipo de industria son millonarios, por lo que el ahorro es ?de millones?.

Obtención del silicio

El silicio se obtiene del cuarzo, tras pasar por una fundición de altos hornos y ser mezclado con carbón y madera. En una primera fase, se alcanza un silicio de 99?5% de pureza, por lo que necesita ser purificado para industrias tan técnicas. El 10% de la producción se destina actualmente a fotovoltaica y microelectrónica. A través de un proceso llamado Siemens, se ataca el silicio con ácido clorhídrico hasta convertirlo en gases. Separados lo gases, se introducen en un reactor con hidrógeno y una gran corriente eléctrica, hasta que se deposita en forma de piedras. En el caso del metalúrgico, los procesos son físicos en vez de químicos, como el de máxima pureza. En microelectrónica es necesaria la extrema pureza para que los materiales no atrapen electrones, pero esta circunstancia no se da en fotovoltaica.

En la empresa, para realizar las mezclas, se vuelven a fundir las materias primas en forma pura y metalúrgica. El objetivo final a nivel de producción a corto plazo es alcanzar una mezcla de 10 ó 20% de origen metalúrgico. A nivel experimental se pretende llegar hasta el 100%. El proceso puede de mejora durar años y además depende del mercado. El precio del material es muy variable. El material puro ha llegado a costar hasta 500 euros por kilo y ahora está a 50. El metalúrgico debe llegar a los 20 ó 25 euros (el precio actual) por kilo para realizar el proceso de mezcla con un sentido comercial. ?Creo, no obstante, que hay que desmigar todas las características del material, porque tendremos una ventaja competitiva?, indica Rodríguez.

Fuente: Leo Noticias

El silicio, tras el oxígeno, es el elemento más abundante del planeta y constituye el 28% de la corteza terrestre. Se utiliza en procesos industriales (cerámica, hormigón, ladrillos, esmaltes, vidrio, siliconas, y un largo etcétera), y debido a sus propiedades como semiconductor, es un elemento básico de la industria electrónica. De hecho da nombre a la famosísima región californiana del Valle de Santa Clara, Silicon Valley (Valle de Silicio), dónde se concentran gran parte de las empresas más importantes del mundo de semiconductores y computadoras.

Precisamente por esas características eléctricas su uso también está muy difundido en el sector de la Energía Solar Fotovoltaica, siendo la tecnología más extendida actualmente.

No obstante, en la naturaleza no se encuentra en su estado nativo, sino en minerales (arena, cuarzo, amatista, etc.) y silicatos (granito, arcilla, mica, etc.). Por tanto, para poder darle un uso, necesita ser aislado. Según su uso comercial, requiere diferentes grados de pureza:

- Silicio de grado metalúrgico (MG-Silicio): 99 % de pureza.
- Silicio de grado solar (SOG-Silicio): 99,9999 % de pureza.
- Silicio de grado electrónico (EG-Silicio): 99,99999999 % de pureza.

Cuando el mercado de la Energía Solar Fotovoltaica era aún incipiente, se utilizaba para la fabricación de obleas el silicio ?defectuoso? proveniente del proceso de purificación del silicio del sector de la microelectrónica. La cada vez mayor demanda de silicio de grado solar propició una enorme subida de precios lo que abrió las puertas a la creación de un mercado de purificación de este elemento específico para el abastecimiento de las industrias de ensamblaje de módulos solares. Esto abarató de nuevo los precios, puesto que menores necesidades de purificación requieren menores aportes energéticos, hecho que afecta inevitablemente a los costes de producción.

A mi modo de ver, la apuesta que propone DC Wafers tiene su lógica. Mezclando silicio de grado solar con otro de menor pureza, es posible que se consiga abaratar los precios de las obleas, aunque no estoy tan convencido que no se pierda aunque sea un poco de eficiencia. La idea triunfará comercialmente si se consigue un material de calidad más barato. En cualquier caso, creo que la línea de investigación emprendida es interesante y necesaria.

Para saber más sobre este elemento, ver la Presentación sobre el Silicio

Otro documento interesante al respecto es la Tesis Doctoral de 2007 del Ingeniero en Electrónica Salvador Ponce Alcántara de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicaciones (ETSIT) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) sobre la optimización de procesos de fabricación de células solares de silicio policristalino: Fabricación de Células Solares sobre Silicio Multicristalino y Silicio purificado por la vía metalúrgica

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