Erstmals Solarzellen aus Recycling-Silizium: Wirkungsgrad ist allerdings niedriger

Solarmodule mit Siliziumzellen werden, wenn sie ausgedient haben, nur teilweise recycelt. Ausgerechnet das Silizium selbst landet derzeit auf Deponien, weil es bisher keine Technik gab, das Material sortenrein zurückzugewinnen. Das haben die Fraunhofer-Institute für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg und für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle an der Saale gemeinsam mit dem Recycler Reiling aus Harsewinkel bei Gütersloh jetzt geändert. Mit dem neuen Verfahren lassen sich alle Wertstoffe wie Glas, Aluminium, Kupfer und eben Silizium zurückgewinnen, um erneut genutzt werden zu können.

Bald 100.000 Tonnen ausgediente Module pro Jahr

In Deutschland landen derzeit pro Jahr rund 10.000 Tonnen Solarmodule in Recyclingbetrieben, ab 2029 werden es 100.000 Tonnen sein, weil dann viele Einspeisevergütungen wegfallen. Ohne eine Recyclingmöglichkeit gingen jetzt 30 Tonnen Silizium pro Jahr verloren, ab 2029 sogar 300 Tonnen. Die können genutzt werden, um neue Solarzellen mit geringerem Energieeinsatz herzustellen.

Ätzverfahren entfernen Fremdmaterial

Im neuen Verfahren werden aus Nebenprodukten des bereits etablierten mechanischen Aufbereitungsprozesses die Solarzellenbruchstücke abgetrennt und gesammelt. Die Zellbruchstücke im Größenbereich von 0,1 bis 1 Millimeter werden am CSP im ersten Schritt durch verschiedene Sortierverfahren von Glas und Kunststoff befreit. Danach werden die Rückseitig angebrachten elektrischen Kontakte aus Silber weggeätzt, das Edelmetall wird zurückgewonnen. Der Antireflexschicht, die verhindert, dass Licht verlorengeht, also keinen Strom erzeugt, ergeht es nicht besser.

Das derart aufgereinigte Silizium wird eingeschmolzen und zu monokristallinen oder quasi-monokristallinen Ingots verarbeitet, wie mächtige Blöcke aus Silizium genannt werden. Die Forscher verzichteten darauf, frisches Silizium unterzumischen. Mit feinen Sägen wird dieser in dünne Scheiben geschnitten, Wafer genannt, auf denen elektrisch und optisch aktive Schichten aufgebracht werden, die den Wafer zur Solarzelle machen. Das Geschieht in Freiburg – dort gibt es eine entsprechende Produktionsanlage

Die alten Zellen waren schlechter

Die so hergestellten Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von 19,7 Prozent. „Das liegt unter dem Wirkungsgrad heutiger Premium-Solarzellen mit circa 22,2 Prozent Wirkungsgrad, aber mit Sicherheit über dem der Solarzellen in den alten, ausgemusterten Modulen, so Peter Dold, Professor und Projektleiter am CSP.

via Fraunhofer ISE

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