El silicio es el elemento, tras el oxígeno, más abundante y distribuido en el planeta, pero no se encuentra aislado sino combinado con oxígeno. El silicio para uso industrial parte de la cuarcita que es en un 90% óxido de silicio SiO2, separándolo de la misma en un proceso metalúrgico de reducción, introduciendo el mineral en hornos de arco eléctrico junto al carbón para romper los enlaces entre el silicio y el oxígeno.
De esta forma se obtiene un silicio con una pureza de más del 99% (1.000 ppm), denominado de grado metalúrgico y adecuado para esta industria, pero no lo es para la industria de los semiconductores que requiere una pureza mayor (algunos chips no admiten más de un átomo de impurezas por millón, 1 ppm), ni tampoco para la industria solar fotovoltaica que requiere una pureza intermedia (del orden de 10 ppm).
Estas altas purezas se consiguen en dos pasos, primero pasando el silicio metalúrgico a gas en un proceso químico. Luego, se extrae del gas de silicio (triclorosilano), el silicio puro al depositarse éste alrededor de un soporte semilla de silicio dentro de un reactor que está a una alta temperatura, cuando se introduce el triclorosilano con hidrógeno (proceso Siemens).
El silicio así obtenido, constituye la materia prima para hacer las obleas de la industria electrónica y solar fotovoltaica. Sin embargo, durante las primeras décadas del desarrollo fotovoltaico, la industria solar en los países precursores no ha necesitado pasar por los procesos complejos anteriormente descritos, porque, para sus necesidades ha tenido suficiente oferta de silicio proveniente de la reutilización del insumo y, sobre todo, del rechazo de la propia industria electrónica.
A fines de los ´90, se observó que los ritmos de crecimiento de las necesidades de silicio solar iban creciendo de forma rápida y que podrían ser mayores que la suma del descarte de la industria electrónica y su capacidad extra de producir silicio, pero como la situación no parecía conflictiva no se hicieron las grandes inversiones que hubieran sido necesarias para obtener una capacidad extra de silicio. Se debe tener en cuenta que se requerían inversiones muy importantes con nula rentabilidad y para un mercado coyunturalmente incierto.
Más recientemente, la situación del silicio solar ha cambiado rápidamente en muy pocos años, debido al alto y sostenido crecimiento mundial de las instalaciones fotovoltaicas que ha coincidido con una recuperación del mercado de la electrónica. No obstante, se debe considerar que a medida que las necesidades mundiales de silicio solar se acerquen a las cantidades disponibles en el mercado de esta materia prima, indefectiblemente su precio subirá.
No obstante, en la medida que se realicen proyectos e inversiones destinados a aumentar la producción de silicio solar y trabajar con obleas más finas (de obleas de más de 300 micras con la que se trabaja generalmente, se está pasando a usar obleas de 280 micras o menores; Sharp que utiliza obleas de 200 micras está trabajando con obleas de 180) que aumentan el rendimiento de las células y paneles, contribuirán a amortiguar los precios en el mercado eléctrico básicamente si se consideran tres condiciones:
Mejoras introducidas en el diseño de las celdas fotoeléctricas (grosor)
Bajos costos por los aumentos en los volúmenes producidos, y
Absorción de márgenes en toda la cadena de valor, fabricantes, distribuidores e instaladores.
En el año 1976, Argentina inició sus actividades en el campo de la energía solar a través del Grupo Energía Solar (GES), orientando las mismas a obtener un sólido conocimiento y dominio de las técnicas de conversión de energía solar en electricidad. Como resultado de la aplicación de esta metodología, se determinaron las dos regiones más promisorias para la instalación de este tipo de plantas.
A principios de la década del ochenta se realizó una búsqueda minuciosa de información acerca del estado de desarrollo, a nivel mundial, en el área fotovoltaica. Como resultado de la misma, se iniciaron actividades orientadas básicamente a:
la producción de obleas de silicio monocristalino para la elaboración de celdas, y
la investigación y desarrollo de dispositivos fotovoltaicos.
En 1986 se montó un laboratorio para la producción, mediante la técnica Czochralski, de obleas de silicio para uso fotovoltaico. A partir de 1992 la actividad se centró principalmente en el diseño, simulación, elaboración y caracterización de celdas solares de silicio cristalino. Ello permitió, durante 1997, obtener dispositivos con eficiencias superiores al 17%.
Para aplicaciones terrestres, el GES promueve y participa en el establecimiento de normas nacionales para sistemas de aprovechamiento de la energía solar, en el marco del Instituto Argentino de Normalización (IRAM). Entre 1997 y 2000 se establecieron 13 normas relativas a paneles fotovoltaicos consensuadas en el ámbito de la Subcomisión de Energía Solar del Instituto Argentino de Normalización (IRAM), donde aporta su experiencia a la confección de las normas para ensayos de dispositivos fotovoltaicos.
También se desarrollaron sensores de radiación solar (piranómetros) de bajo costo, basados en celdas fotovoltaicas. Durante 1999, se ensayaron y calibraron varios prototipos en el Servicio Meteorológico Nacional, dos de ellos están siendo utilizados en estaciones meteorológicas en las provincias de Chaco y Corrientes.
Fuentes: Energía Estratégica y ampliado por AAEE
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