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Recycling ist möglich

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Von: Joachim Wille

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Aus dem recylceltem Silizium lassen sich Perc-Solarzellen herstellen.
Aus dem recylceltem Silizium lassen sich Perc-Solarzellen herstellen. © Fraunhofer ISE

Fraunhofer entwickelt eine Methode zur vollständigen Wiederverwertung von Solarzellen. Das ist vor allem im Hinblick auf den Rohstoff Silizium von Interesse.

Die ersten Solarzellen zur Stromproduktion wurden für die Raumfahrttechnik entwickelt. Premiere war der Einsatz am 17. März 1958, als die USA den Satelliten Vanguard 1 damit bestückt ins Weltall schossen. Damals machte man sich keine Gedanken über die Recyclingfähigkeit der Photovoltaik-Module. Inzwischen, da die Solartechnik zum Massenmarkt auf der Erde geworden ist, ist das anders. Deutsche Forschungsteams und eine Recyclingfirma haben ein Verfahren entwickelt, um das Material Silizium als Hauptbestandteil der Zellen, wiederzuverwerten und zur Herstellung neuer Zellen zu benutzen.

Bisher werden von Altmodulen nur die Bestandteile Aluminium, Kupfer und Glas aufbereitet, nicht aber die Silizium-Solarzellen selbst. Um auch dieses Material aus Quarzsand weiter nutzen zu können, haben zwei Fraunhofer-Institutionen zusammen mit dem größten deutschen Recyclingunternehmen für PV-Module, die Reiling GmbH aus dem nordrhein-westfälischen Marienfeld, eine Lösung entwickelt. Das Silizium wird dabei bereits im industriellen Maßstab wiederverwertet.

Solarmodule haben eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren. Da Photovoltaik-Anlagen in größerem Stile nach Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes anno 2000 installiert wurden, steigen inzwischen nun die Mengen der Altmodule. Derzeit landen jährlich rund 10 000 Tonnen Silizium aus Altmodulen auf dem Recyclingmarkt, ab Ende des Jahrzehnts werden es allerdings mehrere hunderttausend Tonnen pro Jahr sein.

Gereinigtes Silizium und Wafer aus recyceltem Silizium.
Gereinigtes Silizium und Wafer aus recyceltem Silizium. © Fraunhofer ISE

Der Grund: Die meisten PV-Anlagen wurden bisher in der ersten Ausbau-Boomphase zwischen 2009 und 2011 installiert. Wenn für diese die garantierte Einspeisevergütung nach 20 Jahren ausläuft, sei mit einer ersten großen „Entsorgungswelle“ zu rechnen, sagte Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer Instituts für Solare Energieforschung (ISE). „Es müssen daher im Vorfeld vernünftige Prozesse und Verfahren zur Rückgewinnung des Siliziums aus ausgedienten Modulen aufgebaut werden.“ Entwickelt wurde das Verfahren von einer Arbeitsgruppe am Fraunhofer Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale), gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium. Dabei werden die Solarzellen-Bruchstücke, die 0,1 bis ein Millimeter groß sind, aus dem bereits üblichen mechanischen Aufbereitungsprozesses abgetrennt und gesammelt. Sie werden von Glas und Kunststoff befreit, danach erfolgt die Entfernung unter anderem der Silberkontakte und der Antireflexschicht. Das reine Silizium steht dann zur Weiterverarbeitung zu Solar-Wafern zur Verfügung.

Die Wafer wurden am Fraunhofer ISE zu sogenannten Perc-Solarzellen verarbeitet, deren Wirkungsgrad im ersten Versuch bei 19,7 Prozent lag und damit nur etwa zehn Prozent unter dem Wirkungsgrad heutiger Premium-Perc-Solarzellen. Möglich ist mit dem neuen Verfahren das Recycling sämtlicher kristalliner Silizium-Solarmodule, unabhängig von Hersteller und Herkunft, betonte Projektleiter Professor Peter Dold vom Fraunhofer CSP. „Sonst wäre das für die Recyclingunternehmen ein viel zu großer Aufwand. Es war uns wichtig, einen skalierbaren Prozess zu entwickeln, der auch wirtschaftlich Sinn macht“, sagte er.

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