Equipo chino de la HUST: en las mejores prácticas, la fuga de plomo de las perovskitas es un 94% inferior a la del silicio cristalino con soldadura que contiene plomo

es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación liderado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (Huazhong University of Science and Technology) modeló el flujo de plomo de la fotovoltaica de perovskita en China entre 2026 y 2060, y los resultados muestran que, en condiciones de mejores prácticas, la fuga acumulada de plomo para una capacidad instalada equivalente puede ser hasta un 94% inferior a la de los módulos de silicio cristalino que utilizan soldadura con plomo.

El estudio combinó el análisis dinámico de flujo de materiales con el modelado de ecotoxicidad de agua dulce, estableciendo cuatro escenarios de perovskita —desarrollo habitual, producción limpia, avance tecnológico y mejores prácticas—, comparándolos con dos escenarios de silicio cristalino —con soldadura con plomo y sin plomo—, y asumiendo que la cuota de mercado de la perovskita alcanzará el 20%, 40% o 60% en 2060. El equipo de investigación utilizó un modelo predictivo de IA para proyectar la capacidad fotovoltaica acumulada de China, que en 2060 será de aproximadamente 6.781 GW. Los resultados se normalizaron según dos criterios —capacidad instalada y generación eléctrica—, y ambos arrojaron la misma reducción relativa.

Esta comparación refleja tanto las diferencias en el contenido de plomo como las distintas hipótesis sobre las fugas en las etapas de fabricación, uso y gestión al final de la vida útil. Los datos agregados muestran que los módulos de perovskita de unión simple contienen aproximadamente entre 2 y 3,9 gramos de plomo por kilovatio, los módulos en tándem totalmente de perovskita entre 3,6 y 4 gramos, mientras que los módulos de silicio cristalino con soldadura con plomo contienen entre 36 y 53 gramos por kilovatio.

En el escenario de una cuota de mercado del 40%, la fuga acumulada de plomo de 2026 a 2060 en el escenario de mejores prácticas de perovskita fue de aproximadamente 479 toneladas métricas, frente a unas 8.554 toneladas métricas del silicio cristalino con soldadura con plomo. En el escenario de desarrollo habitual, la fuga de perovskita fue de aproximadamente 2.406 toneladas métricas, superior a las aproximadamente 1.848 toneladas métricas modeladas para el silicio cristalino sin plomo. Para 2060, las fugas en los tres escenarios de perovskita —producción limpia, avance tecnológico y mejores prácticas— serán inferiores a las del escenario de silicio cristalino sin plomo.

En el escenario de desarrollo habitual, la etapa de fabricación es la principal fuente de pérdida de plomo simulada. En este escenario, la inversión acumulada de plomo en todo el ciclo de vida de la perovskita fue de aproximadamente 29.200 toneladas métricas, de las cuales el 58,9% se perdió, principalmente durante la etapa de fabricación. Los investigadores asumieron una tasa de rotura anual del 2% para los módulos de perovskita y del 0,1% para el silicio cristalino. En los escenarios de desarrollo habitual y producción limpia, la vida útil de los módulos de perovskita parte de unos 10 años y aumenta hasta 20 años en 2060; en los escenarios de avance tecnológico y mejores prácticas, aumenta hasta 30 años.

El estudio también modeló el impacto de las exportaciones de China. Entre 2022 y 2024, el 45% de los productos fotovoltaicos exportados por China se dirigieron a Europa. En el escenario comercial simulado, las economías desarrolladas externalizan efectivamente las fugas de la etapa de fabricación, mientras que los países en desarrollo tropicales enfrentan fugas internas que pueden alcanzar hasta tres veces las fugas upstream correspondientes a sus importaciones, debido a una degradación más rápida de los módulos y a una capacidad de reciclaje limitada. Los investigadores estiman que las fugas downstream de Brasil son de aproximadamente 119 toneladas métricas, frente a unas 50 toneladas métricas upstream; las de Alemania son de aproximadamente 17 toneladas métricas downstream y unas 67 toneladas métricas upstream.

Los investigadores sostienen que, siempre que se impulse un cambio en el enfoque de gobernanza, pasando de las restricciones de materiales a la responsabilidad extendida del productor transnacional, el plomo no tiene por qué convertirse en un obstáculo insalvable para la comercialización de la perovskita. Actualmente, el sector fotovoltaico carece de un mecanismo transnacional de este tipo.

En la Unión Europea, los paneles solares no están sujetos a los límites de contenido de plomo de la Directiva sobre restricciones a la utilización de determinadas sustancias peligrosas (RoHS), pero sí están regulados por la Directiva sobre residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (WEEE). Esta directiva exige que los productores financien la recogida y el tratamiento, y establece para los paneles recogidos un objetivo de tasa de reciclaje del 85% y de reutilización y reciclaje del 80%.

Desde la aparición de la perovskita, la preocupación por el plomo ha persistido, pero la evidencia real se está acumulando. En otra prueba en exteriores publicada en la revista de la Real Sociedad de Química del Reino Unido EES Solar, dispositivos en tándem de perovskita-silicio cristalino con vidrio-vidrio dañados por granizo liberaron aproximadamente el 0,07% de su plomo en nueve meses. El despliegue comercial sigue siendo limitado: Oxford PV (Oxford PV) envió sus primeros módulos en tándem de perovskita-silicio cristalino en 2024, mientras que GCL (GCL) y UtmoLight (UtmoLight) ya han reportado líneas de producción a escala de gigavatios en China.

Los resultados correspondientes, titulados «Overstated Lifecycle Lead Risks of Perovskite Solar Cells and the Hidden Transboundary Displacement» (Riesgos de plomo durante el ciclo de vida de las células solares de perovskita sobreestimados y el desplazamiento transfronterizo oculto), se publicaron recientemente en Environmental Science & Technology (Environmental Science & Technology).