Das britische Unternehmen Oxford PV hat vor wenigen Tagen die ersten kommerziellen Perowskit-Photovoltaik-Module ausgeliefert. Perowskit ist als Material attraktiv für die Photovoltaik-Industrie: Es erhöht als Tandemmodul mit Silizium sehr deutlich den Wirkungsgrad, lässt sich günstig herstellen und hochskalieren. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) will im Sinne von Kreislaufwirtschaft bereits im Anfangsstadium eines neuen Materials dessen Recyclingfähigkeit zu erforschen. Wie sich die Perowskit-Dünnschichtsolarmodule nach Ablauf ihrer Lebensdauer wiederverwenden lassen, untersuchen Forschende des ZSW nun gemeinsam mit zwei Industriepartnern. In vier Schritten wollen die Partner des neuen Projekts PeroCycle ein industrietaugliches Recyclingverfahren für Perowskit-Solarmodule entwickeln.

Die Solaveni GmbH aus Bönen bringt Expertise aus der chemischen Aufarbeitung der Perowskit-Materialien ein, während sich die Solar Materials GmbH aus Magdeburg auf die rein physikalische Auftrennung von Verbundmaterialien ohne den Einsatz von Chemikalien spezialisiert hat. Am ZSW können die Forschenden auf über 30 Jahre Erfahrung mit Dünnschichtsolarmodulen und über zehn Jahre Materialforschung zu Perowskit-Solarzellen und -modulen zurückgreifen. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) fördert das Verbundprojekt.

Recyclingverfahren für Perowskit-Solarmodule in vier Schritten

Im ersten Schritt stellen Forscher:innen am ZSW im ersten Schritt Perowskit-Minimodule her und verkapseln diese. „Mit den stark steigenden Installationszahlen von PV-Modulen muss das Thema Recycling immer mit betrachtet werden, insbesondere auch frühzeitig für neue Technologien, wie hier den Perowskit-Solarmodulen“, sagt ZSW-Mitarbeiterin Cordula Wessendorf.

Im zweiten Schritt erfolgt die Auftrennung der verkapselten Perowskit-Module beim Industriepartner Solar Materials mittels thermomechanischer Verfahren. Dabei testen die Forscher:innen, ob man den Glas-Polymer-Verbund und damit das Glas als Ganzes effektiv vom Perowskit-Absorbermaterial trennen kann. Im Gegensatz zum gängigen Schreddern findet bei diesem Verfahren keine Vermischung mit anderen Materialien statt. Das Glas lässt sich daher erneut zu Behälterglas verarbeiten. Das Perowskit-Absorbermaterial will man sortenrein einsammeln.

Nach der Trennung der Materialien erfolgt Schritt drei: Die Entwicklung und Optimierung eines Perowskit-Recyclingverfahrens bei Solaveni. Für den Recyclingprozess will man selbstentwickelte, nicht brennbare, kostengünstige und umweltfreundliche Lösungsmittelsysteme einsetzen, die toxische Lösungsmittel entbehrlich machen. Auf den Einsatz von extremen Bedingungen, wie beispielsweise hohe Temperaturen, wollen die Forschenden verzichten. Der neue Ansatz reduziert Energieverbrauch und Abfall und ermöglicht es so, Kosten und Umweltauswirkungen zu minimieren. Das zukünftige Recyclingverfahren umfasst chemische und physikalische Bearbeitungsverfahren. Sie haben das Ziel, mindestens 90 Prozent des Materials Perowskit mit einer Reinheit von 99 Prozent zurückzugewinnen.

Recycelte Materialien für neue Module einsetzen

Im vierten und letzten Schritt wollen Forscher:innen am ZSW aus den gewonnenen Materialien ein neues Perowskit-Modul herstellen. Dazu wollen sie das recycelte Perowskit-Absorbermaterial sowie die recycelten mit durchsichtigen Kontakten beschichteten Gläser verwenden. Die Forschenden im Materiallabor streben an, aus den recycelten Materialien mindestens 90 Prozent des Wirkungsgrades der frisch hergestellten Referenzproben zu erreichen.

Im Vorgängerprojekt RePotPV hat das ZSW gemeinsam mit dem Fraunhofer IBP und in Abstimmung mit den Mitgliedern der PVPS Task 12 bei der Internationalen Energie Agentur (IEA) im März dieses Jahres einen Bericht zum aktuellen Stand des Recyclings von PV-Modulen in Deutschland veröffentlicht. Aufgrund der hohen Ausbaugeschwindigkeit von Photovoltaik-Anlagen wird es zunehmend wichtiger, das End-of-Life-Management effizient und industrietauglich zu gestalten. „Da Deutschland eines der ersten Länder war, das in großem Maßstab Photovoltaik-Anlagen installiert hat, ereilt uns auch die Herausforderung früher, Recyclingmöglichkeiten für Photovoltaikmodule zu entwickeln und anzuwenden“, so Wessendorf. Um auch bei neuen PV-Technologien international wettbewerbsfähig zu bleiben, will man mithilfe neuer Verfahren das Recycling von PV-Modulen bereits von Anfang an mitdenken und industrietauglich machen.

Der Bericht zum aktuellen Stand des PV-Recyclings in Deutschland ist unter diesem Link zu finden. Zudem stellt das ZSW die neuesten Entwicklungen aus dem PV-Recycling beim PV-Recycling-Workshop am 14. und 15. Oktober 2024 in Stuttgart vor. Informationen und Anmeldemöglichkeiten zum PV-Recycling-Workshop finden sich unter diesem Link.

Quelle: ZSW | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH