Cientistas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) estão desenvolvendo processo que permite produzir silício para a confecção de células fotovoltaicas, que transformam a energia captada do sol em energia elétrica. "Já temos um resultado bastante interessante. Conseguimos reduzir as impurezas metálicas do grau metalúrgico de 4.000 partes por milhão (ppm) para 60 ppm e já estamos chegando a 10 ppm", afirma o pesquisador do Laboratório de Metalurgia e Materiais Cerâmicos João Batista Ferreira Neto.
O descarte de algumas impurezas, como boro, carbono e fósforo, ainda desafiam a equipe, pois exige um sistema de purificação mais complexo. "É o que estamos pesquisando mais a fundo neste momento", completa Ferreira Neto.
O processo que está sendo trabalhado pelos pesquisadores do IPT para a obtenção do produto privilegia a chamada rota metalúrgica, que pode levar o País a entrar no mercado de silício grau solar (SiGS). Há quatro caminhos para a obtenção da matéria-prima. Eles diferem, basicamente, em relação ao grau de pureza do produto final. O metalúrgico apresenta o menor grau de pureza e é seguido pelo químico, o solar e o eletrônico (maior nível de pureza). A maior parte dos países produtores de silício grau solar usa, freqüentemente, uma adaptação na rota química para obtê-lo.
Processos - Os pesquisadores do IPT buscam uma rota metalúrgica de produção, na qual o silício grau metalúrgico é purificado até alcançar os níveis ideais ao SiGS. As etapas de purificação em estudo podem ser divididas em dois tipos: hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos. No primeiro, o silício é trabalhado em estado sólido, em temperatura próxima à do ambiente, e soluções ácidas ou básicas são utilizadas para fazer a remoção das impurezas. No segundo sistema, reagentes sólidos, líquidos ou gasosos - para os quais são transferidas as impurezas – atuam sobre o silício em estado líquido a temperaturas acima de 1.400 graus.
Depois de obter o teor de pureza desejado, o projeto vai entrar na fase de produção de lingotes de silício - peças de tamanho definido - e, a partir deles, lâminas, que serão caracterizadas quanto à sua capacidade de conversão energética. Tal caracterização é necessária, pois as lâminas são usadas na confecção das células solares e, portanto, devem ter as propriedades. Como o IPT não realiza esse tipo de trabalho, foi feita uma associação com a equipe responsável por células solares do Laboratório de Microeletrônica (LME) da Escola Politécnica da USP.
"Fazer apenas a purificação não basta. Precisamos medir as propriedades físicas e esse grupo do LME está nos apoiando e vai nos apoiar nessa caracterização," explica Ferreira Neto. “Nosso foco é purificação e obtenção de silício de alta pureza. Não temos a pretensão de produzir células solares."
Preço - Uma empresa norueguesa desenvolveu um processo próprio e, desde 2009, produz SiGS por meio da rota metalúrgica. "Ela criou um processo, mas é uma tecnologia em desenvolvimento, não tem nada consolidado," diz Ferreira Neto. O Brasil não é produtor de SiGS, mas pode se inserir nesse mercado por meio da nova rota em decorrência da atual capacidade nacional de produção de silício grau metalúrgico, em torno de 200 mil toneladas ao ano. Além disso, o SiGS tem um valor agregado muito maior: é vendido a cerca US$ 50,00 ante o metalúrgico, que chega a apenas US$ 1,50.
Segundo Ferreira Neto, a maior parte do SiGS produzido no País será exportada, pois o mercado brasileiro de energia solar é muito pequeno, ao passo que a demanda mundial é forte: "O crescimento anual é superior a 30%. Em 2009 foi de 52%."
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