La energía incorporada se refiere a toda la energía invertida en la fabricación y distribución de un producto. El tiempo de recuperación de la energía incorporada es el tiempo que tarda la capacidad de generación en generar la misma cantidad de energía utilizable que se utilizó para crearlo.
El tiempo de recuperación de la energía de un panel solar en Australia puede ser mucho menor a un año, y el plazo para un sistema solar completo en un tejado puede ser menor a dos años.
Para garantizar una ganancia neta de energía, debe considerarse la energía incorporada en las tecnologías de energía renovable. Para que una célula solar tenga éxito, su energía incorporada debe ser menor que su producción total de energía.
El ensamblaje de una célula solar requiere numerosas etapas de procesamiento, y la energía incorporada debe minimizarse. Las siguientes secciones explican algunos de los pasos más significativos de la energía incorporada en las células solares de silicio.
Procesamiento de silicio
Para producir silicio de grado metalúrgico, se utiliza la reducción carbotérmica de arena de cuarzo (dióxido de silicio). Este método consume 20 kWh por kilogramo de silicio de grado metalúrgico producido.
El silicio de grado metalúrgico debe refinarse posteriormente para obtener silicio de grado electrónico mediante una reacción con ácido clorhídrico a 300 °C, seguida de un proceso con hidrógeno gaseoso a 1100 °C. Este método consume 100 kWh de silicio de grado electrónico por kilogramo.
Este silicio se funde y cristaliza a 1400 °C, lo que requiere 290 kWh/kg de monocristal de silicio. Este tipo de silicio es adecuado para su uso en células solares. Tras contabilizar las pérdidas de material en cada etapa, estos procesos incorporan 460 kWh de energía por cada kg de monocristal de silicio.
Producción de células solares
Se utiliza una sierra multihilo para dividir un monocristal de silicio en obleas, lo que resulta en una pérdida de entre el 40 % y el 50 % en forma de polvo. Posteriormente, se llevan a cabo una serie de procesos de difusión, oxidación, deposición y recocido a alta temperatura.
Esto aumenta la energía almacenada de la célula solar en 120 kWh/m2.
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Ensamblaje del módulo
El módulo se compone de un panel frontal de vidrio, un encapsulante, una célula solar, una cinta de cobre, una cubierta posterior de lámina metálica y un canal de aluminio. Durante el ensamblaje, se introducen 190 kWh/m2 de energía incorporada .
Estructura de soporte
Posteriormente, el módulo se instala generalmente en un terreno o en una azotea. En el terreno, el módulo debe estar sostenido por hormigón, cemento y acero. La construcción y los componentes aumentan la energía incorporada en 500 kWh/m² . Las azoteas ya cuentan con un sistema de soporte, lo que reduce el consumo energético a 200 kWh/m².
