Recycling von Photovoltaik-Modulen

Nicht zuletzt die wertvollen Inhaltsstoffe von Photovoltaik (PV)-Anlagen machen eine Wiederverwertung wirtschaftlich sinnvoll.

Was bisher wegen der langen Lebensdauer der Photovoltaik-Module von 25 und mehr Jahren kein ernstes Thema für die Solarindustrie gewesen ist, stellt sie in Zukunft vor neue Herausforderungen. Erste Photovoltaik-Anlagen haben in den vergangenen Jahren ihr Lebensende erreicht und wurden in einer Pilotanlage der damaligen Deutschen Solar AG recycelt. Bis 2015 wird eine beträchtliche Menge an PV-Modulen ausgedient haben, die daraus zu erwartende Abfallmenge steigt sprunghaft. Durch die Wiederverwertung können die Erzeuger wertvolle Rohstoffe zurückgewinnen und den Bedarf an Primärrohstoffen verringern.

In einem vom Bundesumweltministerium geförderten Verbundprojekt arbeiten Forscher der TU Bergakademie Freiberg seit 2002 daran, Modulrecycling umweltschonender und effizienter zu machen. Um die Alt-Module optimal aufzubereiten, wird ein hochwertiges, flächendeckendes Recycling-System entlang der gesamten solaren Wertschöpfungskette notwendig. Um dieses auf EU-Ebene aufzubauen, hat die Solarindustrie als gemeinsame Initiative den Verband PV CYCLE gegründet.

Wiederaufbereitung hat positive Auswirkungen

PV-Abfälle kostenfrei zurückzunehmen und wieder aufzubereiten, ist ökologisch und ökonomisch sinnvoll: Durch automatisierte Recycling-Prozesse lassen sich zukünftig Recyclingraten von über 95 Prozent erreichen und Rohstoffe kostenneutral oder sogar gewinnbringend zurückgewinnen. Die Wiederaufbereitung hat positive Auswirkungen auf die gesamte Energie- und Ökobilanz der PV-Technologie.

Bei gleicher Leistung brauchen Module mit Solarzellen aus ausschließlich jungfräulichem Silizium gegenüber Modulen, in deren Solarzellen recyceltes Material verwendet wurde, dreimal so lang, bis sie die zu ihrer Herstellung erforderliche Energie erzeugt haben. Auch sind Wafer, zu deren Herstellung anteilig recyceltes Material verwendet wurde, signifikant kostengünstiger als neue.

Für den Aufbau eines umweltschonenderen und effektiveren Recycling-Prozesses im industriellen Maßstab leistet das Verbundprojekt wichtige Vorarbeit. Das weiterentwickelte Recycling-Pilotverfahren kann neue Zell- und Modultechnologien, stark vorgeschädigte Module sowie Dünnschichtmodule zu höherwertigen Produkten verarbeiten. Auch gelang es, das Verfahren zum Rückätzen von Solarzellen beziehungsweise Solarzellenbruch hinsichtlich neuer Produkte wie feinkörnigem Silizium weiter zu entwickeln.

Effizientes Recycling-System aufbauen

Standardisierte und automatisierte Abläufe ermöglichen ein ökonomisch und ökologisch optimales Recycling-Ergebnis. Die Prozesse zur Aufarbeitung werden von den Forschern beständig weiterentwickelt und optimiert. Dabei sind die erreichbaren Ergebnisse umso besser, je spezifischer die Bearbeitungsverfahren auf die jeweilige Zell- und Modultechnologie abgestimmt werden können.

Noch werden nur zwei Verfahren großtechnisch eingesetzt: Das Behandlungsverfahren vor allem für kristalline Silizium-Module, das von FirstSolar für CdTe-Module. Verfahren für andere Modultypen erfordern noch Entwicklungsaufwand. Für Funktion und Image einer nachhaltigen Photovoltaikwirtschaft ist es erforderlich, europaweit ein effizientes Recycling-System aufzubauen, das die zukünftigen Abfallmengen verarbeiten kann. Damit hat der Recycling-Verband der Industrie eine anspruchsvolle Aufgabe zu erfüllen.

Die späteren Recyclingmöglichkeiten und Verfahrenskosten werden stark davon beeinflusst, welche Stoffe und Verbindungen in den Produkten verwendet werden. Deshalb ist es wichtig, bereits bei der Entwicklung neuer Technologien zu berücksichtigen, wie diese am Ende ihrer Nutzungszeit sach- und umweltgerecht zerlegt und wiederverwertet werden können.