Silicio bueno y silicio malo

El silicio es abundante
El silicio, lejos de ser escaso, es el segundo elemento más abundante en la tierra, después del oxigeno. Está en todas partes, en la arena de la playa, en rocas silicias, en el polvo, etc. para donde miremos veremos silicio, es algo que nunca va a escasear. En la naturaleza se encuentra en la forma de cristales, rocas y polvo.

El uso más importante
Antes de la invención de los transistores, las aplicaciones del silicio eran muy pocas, principalmente se usaba para hacer vidrio. Cuando a William Shockley se le ocurrió el transistor de juntura, haciendo un sandwich de tres capas de cristal de silicio muy purificado y "dopado" con impurezas que dejan exceso de electrones libres (silicio tipo P) o carenciade electrones (silicio tipo N). Estos "sandwiches" de silicio de distinto tipo se llaman semiconductores.

Llevó muchos años de trabajo teórico desarrollar el concepto de diodo o transistor de estado sólido, estos dispositivos ya existían (como vimos en la historia del transistor) en los tubos de vacío, pero se basaban en calor y su eficiencia era bajísima. Finalmente a  Shockley se le ocurrió este sandwich de silicio tipo P con otro tipo N, que podía hacer un diodo que conducía solo en un sentido, y también los sandwich PNP o NPN para hacer transistores, ese fue el nacimiento de la electrónica moderna.

Como se hacen
Pero vamos a lo básico. Para que estos sandwiches funciones deben estar hechos de un silicio extremadamente puro. En la naturaleza el silicio está mezclado principalmente con el oxigeno y el silicio para usos industriales con pureza del 90% se llama "cuarcita", su composición es SiO2, eso se usa -si no me equivoco- para cubrir los crisoles de los altos hornos de la minería.

Un segundo proceso de purificación permite obtener el silicio de grado metalúrgico, al 99% de pureza. Esto se hace metiendo la cuarcita, junto con carbón, a un alto horno que lo pasa por un arco eléctrico de gran temperatura. este silicio metalúrgico se usa para hacer aleaciones especiales con otros metales.

Para hacer celdas fotovoltaicas se requiere silicio de grado solar, es decir que tienen solo 8 a 15 átomos de oxigeno por cada millón de átomos de silicio. Esta pureza se obtiene por un proceso químico en que se obtiene gas de silicio, este gas, junto con hidrógeno, se deposita sobre una semilla o barra también de silicio y se hace cristalizar en un proceso de "crecimiento" dentro de un reactor a muy altas temperaturas. El silicio ultrapuro así obtenido se llama polisilicio.

Dependiendo del grado de purificación, este polisilicio puede ser policristalino, con el que se hacen las celdas solares más baratas y menos eficientes, monocristalino, para las celdas caras y más eficientes o  silicio de grado electrónico, que tiene como máximo un átomo de oxigeno por cada millón de átomos de silicio. este último se usa para los chip electrónicos de alta densidad tales como memorias y microprocesadores.

Cuestión de pureza
El silicio de grado elecrónico es el invento más maravilloso del Siglo 20 y probablemente lo será del Siglo 21, estamos recién empezando a ver las maravillas que nos depara el maravilloso transistor. Pero muy distinta es a situación con el silicio de grado solar, cuya demanda se está inflando exageradamente por intereses puramente industriales y estratégicos, principalmente desde China.

Un panel de 100W vale puesto en Chile -más o menos- unos 100 dólares, es decir lo mismo que un disco de estado sólido de unos 300 Gigsbytes. Sin embrgo el disco tiene una complejidad enorme en comparación con el panel, y para hacerlo se requiere de un silicio 10 veces más puro, con un proceso de producción mucho más caro ¿Por qué entonces los paneles solares son tan baratos y siguen bajando de precio?

La principal explicación es que las celdas de los paneles solares se fabrican principalmente del silicio que se descarta en la fabricación de chips, ya sea por defectos de fabricación o porque las puntas de las barras de silicio purificado no son cilíndricas, sino cónicas y  no sirven para hacer chips. Es decir que los paneles solares se fabrican con la "basura" que queda de la fabricación de memorias.

Otra explicación es que existe mucha más oferta de silicio de grado solar que demanda. Con la enorme demanda por memorias y procesadores se genera mucho silicio de grado solar, pero las ventas de paneles solares no son igual de buenas que las ventas de memorias y procesadores. Normalmente ha existido sobrestock de silicio de grado solar.

Exceso de oferta
Este sobrestock hizo crisis alrededor del año 2012, cuando se desplomó el programa solar de potencia masivo qu se intentó implementar en España, el Gobierno Español había subsidiado la instalación de granjas solares y en pocos años la baja eficiencia y los problemas que se presentaban para inyectar a la red terminaron quebrando a los que creyeron e invirtieron en eso, los paneles empezaron a ser rematados a precios muy bajos. La instalación de granjas solares e instalaciones domiciliarias en Alemania, el otro país líder en fotovoltaicos, también se ralentizó por similares problemas.

Una oferta muy superior a la demanda hizo caer los precios de los paneles de manera dramática. Entonces apareció al rescate el Gobierno Chino, cuando vieron que estaba temblando el futuro de la industria de paneles solares empezaron a colocar órdenes enormes de paneles para consumo interno, lo que ha dado un boom aparente a la industria.

Presente y futuro
Aplicando solo el sentido común, sin dejarse llevar por la propaganda que muestra curvas de consumo de paneles con crecimiento imparable y bajas espectaculares en los precios, aparecen algunas cosas que la mayoría de la gente no se ha dado cuenta.

Por ejemplo que la utiidad real de los paneles fotovoltaicos como generadores de energía eléctrica es muy limitada, por ser caros, ineficientes, requerir limpieza constante y ocupar enormes espacios. Además como el suministro es muy variable, pues depende del clima, su inyección en las redes de distribución eléctrica complica a todo el sistema. Por esas razones en ningún lugar del mundo la energía solar fotovoltaica tiene una participación importante, no son competitivas. Los paises que han intentado introducirla a la fuerza han tenido muy malos resultados (Alemania y España en particular).

Existe una capacidad de producción enorme, porque los paneles se fabrican con descarte (scrap o las puntas de las barras de silicio electrónico), la producción será siempre mucho mayor que la necesidad real de comprar paneles, eso explica las enormes bajas de precio, no es tanto que haya avanzado la tecnología como la simple oferta y demanda.

Exiten enormes intereses económicos para evitar la quiebra de las empresas fabricantes de paneles solares,  El año 2014, el Gobierno Chino dejó quebrar por primera vez en su historia una empresa, llamada Shanghai Chaori Solar Energy Science & Technology y seguramente no les hace maldita gracia la idea que se desplome todo un sector que es buque insignia de la industria china. No tengo duda que harán lo que sea necesario para mantener el circo funcionando, como es su costumbre.

Todo esto explica la furiosa publicidad de los grupos "ecologistas", foros internacionales y políticos que aterrorizan a la gente con el "cambio climático", hay intereses económicos y estratégicos enormes involucrados en esto, por eso llevan décadas adoctrinando a la gente con propaganda ambientalista que, desde el punto de vista técnico, es falsa y ridícula, pero la gente ignorante igual la cree.