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Die Sonne wird recycelt

Alte Solarzellen können jetzt fast komplett wiederverwertet werden, einschließlich des Siliziums. Entsprechende Lösungen entwickelten Teams von Fraunhofer-Instituten. Zum Ende des Jahrzehnts rollt die erste große "Entsorgungswelle" an.


Schwarze Oberfläche eines Solarpaneels mit weißen Streifen zwischen den Modulen.
Solarmodule haben eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren. Künftig können sie nahezu vollständig recycelt werden. (Foto: Martin Vorel/​Libreshot)

Die ersten Solarzellen zur Stromproduktion wurden für die Raumfahrt entwickelt. Premiere hatten sie 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, hat sich das geändert.

Deutsche Forschungsteams und eine Recyclingfirma haben ein Verfahren entwickelt, um auch das Silizium, den 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 Solarmodule, der Reiling GmbH aus dem westfälischen Marienfeld, eine Lösung entwickelt, wie die Institute jetzt mitteilten. Das Silizium wird dabei bereits im industriellen Maßstab wiederverwertet.

Solarmodule haben eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren. Die Photovoltaik-Anlagen, die in größerem Stil nach Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes im Jahr 2000 installiert wurden, kommen nun in die Jahre, und so steigen inzwischen die Mengen der anfallenden 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. Der Grund: Die meisten Photovoltaikanlagen wurden bisher in der ersten Ausbau-Boomphase zwischen 2009 und 2011 installiert.

Im industriellen Maßstab wirtschaftlich

Wenn für diese Anlagen die garantierte Einspeisevergütung nach 20 Jahren ausläuft, sei mit einer ersten großen "Entsorgungswelle" zu rechnen, sagte Andreas Bett, Professor in Freiburg und Leiter des dortigen 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, gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium. Dabei werden die Solarzellen-Bruchstücke, die 0,1 bis einen Millimeter groß sind, aus dem bereits üblichen mechanischen Aufbereitungsprozesses abgetrennt und gesammelt.

Sie werden von Glas und Kunststoff befreit, danach werden unter anderem auch die Silberkontakte und die Antireflexschicht entfernt. Das reine Silizium steht dann zur Weiterverarbeitung zu Solar-Wafern zur Verfügung.

Die Wafer wurden am Fraunhofer ISE schließlich zu sogenannten PERC-Solarzellen verarbeitet, deren Wirkungsrad im ersten Versuch bei 19,7 Prozent lag und damit nur 2,5 Prozentpunkte unter dem Wirkungsgrad heutiger Premium-PERC-Solarzellen.

Möglich ist mit dem neuen Verfahren das Recycling sämtlicher kristalliner Silizium-Solarmodule, unabhängig von Hersteller und Herkunft, wie Projektleiter Peter Dold vom Fraunhofer CSP betont. "Sonst wäre das für die Recyclingunternehmen ein viel zu großer Aufwand", sagte Dold. "Es war uns wichtig, einen skalierbaren Prozess zu entwickeln, der auch wirtschaftlich Sinn macht."

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