En las últimas décadas, la tecnología fotovoltaica (FV) ha experimentado un crecimiento significativo debido a la creciente demanda de energía renovable. Sin embargo, con este crecimiento, la cantidad de residuos de los paneles fotovoltaicos también está aumentando, lo que supone un grave problema ambiental. La gestión de residuos en los sistemas fotovoltaicos se relaciona principalmente con los residuos peligrosos generados por el manejo inadecuado de los paneles usados, que a menudo se eliminan ilegalmente o se dejan en el sitio. Otro problema es la exportación de paneles usados ​​a países en desarrollo. Los paneles con baja usabilidad a menudo se venden o donan para su uso posterior en países con estándares de gestión de residuos más bajos.

Normalmente, los paneles fotovoltaicos se laminan con materiales poliméricos como el etileno acetato de vinilo (EVA) o la poliolefina (POE), lo que dificulta su reciclaje eficiente. Los métodos estándar para reciclar estos paneles implican procesos de alto consumo energético, como la delaminación térmica a altas temperaturas (450–600 °C), el grabado químico y la trituración mecánica, que generan residuos peligrosos. Si bien la eficiencia teórica de reciclaje de los paneles laminados con EVA o POE puede alcanzar hasta el 90 %, en realidad, debido a la contaminación del material (p. ej., polvo de vidrio con fragmentos de células de silicio), alcanza valores significativamente inferiores, a menudo de tan solo aproximadamente el 15 %.

En respuesta a estas deficiencias, están surgiendo métodos alternativos para la laminación de paneles fotovoltaicos, siendo uno de los más prometedores una tecnología basada en el uso de geles de polidimetilsiloxano (PDMS). El uso de geles de PDMS ofrece varias ventajas sobre los polímeros tradicionales, como alta resistencia a la radiación UV, neutralidad química y una degradación significativamente menor de los paneles fotovoltaicos a lo largo de su vida útil.

Por otro lado, el índice de refracción del PDMS no coincide con el índice del vidrio frontal del panel fotovoltaico tan estrechamente como el EVA. Por lo tanto, debido al desajuste del índice de refracción, la potencia de salida de los paneles de PDMS laminados podría reducirse en aproximadamente −0,1% y hasta −0,3% en comparación con la de los paneles de EVA laminados. Sin embargo, la transmitancia del PDMS es muy alta. Utilizando células solares iguales, la potencia de salida de los paneles fotovoltaicos laminados con PDMS es aproximadamente +0,5% y hasta +1,5% mayor que la de los paneles laminados con EVA. Por lo tanto, el efecto positivo de la alta transmitancia del PDMS supera sustancialmente el efecto negativo del desajuste del índice de refracción.

Otra ventaja significativa de los geles de PDMS es la facilidad de delaminación mecánica de los paneles a temperatura ambiente, sin necesidad de procesos térmicos ni químicos. Esta propiedad permite un reciclaje mucho más eficiente y respetuoso con el medio ambiente de los componentes de los paneles fotovoltaicos, lo que supone un avance hacia el cumplimiento de los principios de la economía circular. Los paneles laminados de PDMS se delaminan más rápidamente, son más limpios y tienen un consumo energético significativamente menor, lo que se traduce en una reducción de la huella de carbono general y la producción de residuos peligrosos.

La literatura también destaca que la confiabilidad a largo plazo de los paneles fotovoltaicos depende de la calidad de los materiales y las tecnologías de encapsulación utilizadas, con tecnologías que utilizan PDMS entre las mejores en términos de confiabilidad. La tasa de degradación anual de los paneles laminados con PDMS ha sido monitoreada durante mucho tiempo y tiene valores extremadamente bajos que van desde −0,15% a −0,22%, lo que conduce a una producción de residuos hasta tres veces menor que la de los paneles laminados EVA convencionales con mayor degradación.

Por lo tanto, las tecnologías basadas en gel PDMS se están volviendo cada vez más atractivas para la industria fotovoltaica debido a una combinación de ventajas ambientales, económicas y técnicas, especialmente en términos de bajas tasas de degradación. Este enfoque contribuye significativamente a lograr un desarrollo más sostenible en el sector de las energías renovables.

Este artículo presenta un método innovador y altamente sostenible para el reciclaje de paneles fotovoltaicos (FV) laminados con geles de polidimetilsiloxano (PDMS) muy blandos. Este enfoque elimina procesos de alto consumo energético y perjudiciales para el medio ambiente, como la quema y el grabado químico, gracias a una delaminación mecánica sencilla y limpia a temperatura ambiente mediante cuñas de polietileno. Esta tecnología contribuye significativamente a la sostenibilidad ambiental al facilitar la reutilización directa de materiales, reducir la cantidad de residuos peligrosos y minimizar el consumo de energía durante el reciclaje. Los paneles de PDMS alcanzan tasas de degradación anual extremadamente bajas (0,15-0,22 %) y excelentes eficiencias de reciclaje (95-98 %) en comparación con los paneles laminados EVA/POE convencionales, con hasta el 81 % del peso del panel reutilizado directamente. Esto ha conllevado una drástica reducción de la huella de carbono global y está en consonancia con los principios de la economía circular y los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). La combinación sinérgica de una larga vida útil y un procesamiento eficiente al final de su vida útil convierte a esta tecnología en un pilar fundamental de la sostenibilidad en la industria fotovoltaica. Aborda desafíos ambientales y socioeconómicos urgentes promoviendo la eficiencia de los recursos, reduciendo los desechos fotovoltaicos hasta 114 veces y habilitando políticas y prácticas que respalden la transición energética global.