Separar células de silicio de módulos fotovoltaicos bifaciales de vidrio al final de su vida útil mediante láseres continuos

Por qué siguen siendo importantes los paneles solares viejos

La energía solar se extiende por tejados y desiertos de todo el mundo, pero esos paneles relucientes no duran para siempre. A medida que las primeras generaciones de parques solares alcanzan la jubilación, millones de toneladas de paneles al final de su vida deberán gestionarse de forma segura. Enterrados o incinerados, pueden filtrar sustancias tóxicas y desperdiciar metales valiosos y silicio de alta pureza. Este estudio explora una forma más limpia de desmontar un tipo más reciente de panel, llamado módulo bifacial de vidrio, utilizando luz láser cuidadosamente ajustada para que los componentes clave puedan recuperarse y reutilizarse en lugar de desecharse.

Qué diferencia a estos paneles solares

Los paneles solares tradicionales recogen la luz por un lado y suelen tener un respaldo de plástico. Los módulos bifaciales, en cambio, están hechos de vidrio en ambos lados y pueden captar luz por delante y por detrás, aumentando la producción eléctrica. Entre las capas de vidrio hay células de silicio finas sujetas por un plástico transparente llamado EVA, además de delicados recubrimientos antirreflectantes que ayudan a que las células capten la luz con más eficiencia. Este vidrio y recubrimiento adicionales elevan los costes de fabricación, pero reducen el coste por kilovatio-hora durante la vida útil del panel. A medida que los diseños bifaciales ganan rápidamente cuota de mercado, encontrar una manera segura y eficiente de desmontar estas pilas más complejas al final de su vida se ha vuelto urgente.

Por qué las rutas actuales de reciclaje se quedan cortas

Hoy, los recicladores confían principalmente en tres vías para separar las capas dentro de los paneles solares. Los métodos térmicos calientan los paneles hasta que el EVA se descompone, lo que funciona pero consume mucha energía y puede emitir humos nocivos que requieren tratamiento adicional. Los métodos químicos remojan los paneles en disolventes orgánicos que disuelven o hinchan el EVA; son lentos, dependen de grandes volúmenes de productos químicos costosos y generan residuos líquidos contaminados. Los métodos físicos trituran los paneles y luego separan las piezas por tamaño, carga o densidad, lo que mezcla los materiales y dificulta recuperar productos puros y de alto valor como células de silicio intactas. Ninguno de estos enfoques es ideal para los módulos bifaciales de doble vidrio, que son más difíciles de desmontar limpiamente.

Usar la luz láser como herramienta de precisión

Los investigadores desarrollaron una estrategia diferente: iluminar con un láser continuo potente pero cuidadosamente controlado a través del vidrio y el EVA para que la energía se absorba principalmente en las células de silicio. Como el panel no tiene cables conectados durante el procesamiento, la luz absorbida se convierte en calor justo en la superficie de la célula. Ajustando la potencia del láser, la frecuencia y la sincronización de encendido-apagado, el equipo elevó la temperatura local lo suficiente para debilitar los enlaces sin quemar el plástico ni generar humo. Bajo condiciones optimizadas (1200 W de potencia, 2000 Hz de frecuencia, ciclo de trabajo del 5%), el láser fractura el fino recubrimiento antirreflectante y modifica levemente una capa muy delgada de EVA en contacto con la célula. Este efecto dual elimina los «puntos de agarre» donde el EVA se adhiere al silicio, dejando intactas la mayor parte del plástico y el vidrio.

Qué ocurre dentro del panel

Imágenes al microscopio y mediciones de la química de superficie mostraron que en el lado expuesto al láser el recubrimiento antirreflectante de nitruro de silicio se destruye progresivamente y se transforma parcialmente en óxido de silicio. A medida que ese recubrimiento desaparece, la fuerza necesaria para despegar el EVA de las células cae casi a cero. Al mismo tiempo, las pruebas sobre el EVA revelaron que solo se ve afectada una capa interfacial minúscula: algunos enlaces químicos se rompen y se liberan pequeñas moléculas como ácido acético, reduciendo momentáneamente la adhesividad, pero la red principal del polímero permanece íntegra. En términos prácticos, cuando el panel tratado se abre, el vidrio y el EVA del lado tratado se levantan limpiamente, dejando prácticamente ningún residuo sobre las células de silicio, que en su mayoría permanecen adheridas a la capa de EVA opuesta y no tratada como piezas intactas en lugar de fragmentos hechos añicos.

Reciclaje más verde con margen de crecimiento

Para entender el impacto más amplio, los autores compararon su método láser con esquemas de reciclaje químicos y termomecánicos anteriores empleando un análisis del ciclo de vida. Para procesar la misma masa de material de panel en una instalación a escala de laboratorio, el método láser evitó el uso de disolventes y hornos a alta temperatura, reduciendo el uso de combustibles fósiles y las emisiones relacionadas con el cambio climático, la contaminación del aire y la toxicidad. Dado que el proceso es rápido y puede automatizarse moviendo una cabeza de escaneo sobre módulos grandes, podría ampliarse para líneas industriales. El inconveniente es la inversión adicional en equipos láser y el hecho de que el método solo funciona donde hay células de silicio presentes. En conjunto, el estudio muestra que el uso inteligente de la luz puede convertir los viejos paneles solares bifaciales en una fuente más limpia de silicio y vidrio reutilizables, ayudando a que la energía solar sea sostenible desde la instalación hasta el retiro.

Cita: Zhang, C., Zhao, Z., Wang, R. et al. Separate silicon cells from end-of-life bifacial glass photovoltaic modules using continuous lasers. Sci Rep 16, 4986 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35277-z

Palabras clave: reciclaje de paneles solares, fotovoltaica bifacial, procesamiento por láser, recuperación de células de silicio, residuos electrónicos