Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben im Projekt ReModul ein Verfahren entwickelt, mit dem Silizium aus ausgedienten Solarmodulen zurückgewonnen und wiederverwertet werden kann.

Heute ist der internationale Tag des Recyclings. Spätestens seit der Einführung des Dualen Systems Anfang der 1990er Jahre in Deutschland ist der Begriff weitläufig bekannt und mit den Anliegen verknüpft, Müll zu trennen und Abfall zu vermeiden. Neben der gesellschaftlichen Aufgabe und der öffentlichen Entsorgung ist die Wiederverwertung von Abfallprodukten ebenfalls für die unterschiedlichsten Industriebereiche bedeutsam – so auch für die Photovoltaik. Wertstoffe aus alten Solarmodulen erneut verwerten zu können, nachdem diese ihre Lebensdauer erreicht haben, spielt mit Blick auf die Energiewende und den sinnvollen Ressourcengebrauch eine wichtige Rolle. Ein zentraler Rohstoff ist das Halbleiter-Material Silizium, das als Hauptbestandteil in heute verwendeten Solarzellen enthalten ist.

Neues Recycling-Verfahren von Silizium-Solarzellen im industriellen Maßstab

Ein Wissenschaftsteam des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP hat mit einem Recyclingunternehmen eine neue Methode entwickelt, um Silizium aus Solarzellen zurückzugewinnen. Das Besondere: Mit dem Verfahren ist es möglich, jegliche Art von kristallinen Silizium-Photovoltaikmodulen zu recyceln. Dadurch lohnt sich der Prozess auch aus wirtschaftlicher Perspektive für die Recyclingindustrie.

Die Grundlage des Verfahrens bildet ein bereits etablierter Aufbereitungsprozess für Silizium-Solarmodule. Dabei entstehen Nebenprodukte, aus denen zuerst die Bruchstücke der Solarzellen abgetrennt und gesammelt werden. Diese Bruchstücke mit einer maximalen Größe von einem Millimeter enthalten Glas- sowie Kunststoffteile, die zunächst aussortiert werden. Anschließend werden die funktionalen Bestandteile der Solarzelle mittels nasschemischem Ätzen entfernt. Übrig bleibt reines Silizium ohne Rückseitenkontakte, Silberkontakte, Antireflexschicht und Emitter.

Aufbereitetes Silizium für neue Solarzellen

Mit dem auf diese Weise gereinigten Material können neue Wafer produziert werden, die somit aus 100 Prozent recyceltem Silizium bestehen. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben diese Wafer bereits zu neuen PERC-Solarzellen weiterverarbeitet und konnten einen Wirkungsgrad von 19,7 Prozent erzielen. „Das liegt unter dem Wirkungsgrad heutiger Premium PERC-Solarzellen mit circa 22,2 Prozent Wirkungsgrad, aber mit Sicherheit über dem der Solarzellen in den alten, ausgemusterten Modulen“, erläutert Prof. Dr. Peter Dold, Projektleiter am Fraunhofer CSP.

Perspektivisch ist das Recyceln von Solarzellen ein steigender Markt. Momentan enthalten die in Deutschland jährlich ungefähr 10.000 Tonnen aussortierten Photovoltaikmodule etwa 300 Tonnen Silizium. Bisher wird aus den Modulen lediglich das enthaltene Aluminium, Glas und Kupfer wiederaufbereitet. Gegen Ende des Jahrzehnts gehen Prognosen von einem Vielfachen der Menge an ausgedienten Solarmodulen aus: Jährlich sollen es dann zwischen 100.000 und 400.000 Tonnen sein, die wiederum 3.000 bis 10.000 Tonnen recyclingfähiges Silizium enthalten.

Aktionstag hebt die Relevanz des Recyclings hervor

Der internationale Welt-Recycling-Tag fällt jährlich auf den 18. März. Das Bureau of International Recycling (BIR) vertritt als globaler Verband die Interessen der Recyclingindustrie und hat ihn erstmalig im Jahr 2018 initiiert. Der Aktionstag soll das Thema sowohl in der Öffentlichkeit verankern als auch auf politischer Ebene platzieren. Den Initiatoren geht es darum, Anregungen zu geben sowie Maßnahmen aufzuzeigen, mit denen Rohstoffe nutzbringend wiederverwertet werden können.

Im Projekt ReModul werden die Forscherinnen und Forscher genau diesem Anliegen gerecht und demonstrieren, wie auch im Bereich der Photovoltaikindustrie erfolgreich Maßnahmen zum Recycling entwickelt und umgesetzt werden können. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hat das Vorhaben mit rund 1,05 Millionen Euro gefördert. (av)