Forschung: Recycling von Perowskit-Solarmodulen
Wie sich Perowskit-Dünnschichtmodule am Ende ihrer Lebensdauer wiederverwenden lassen, untersuchen Forschende des ZSW mit Industriepartnern. Das Ziel: ein industrietaugliches Recyclingverfahren, das verwendete Materialien in großer Reinheit trennt.
17.09.2024 –Perowskit ist als Material attraktiv für die Photovoltaik-Industrie: Es erhöht in sogenannten Tandemmodulen mit Silizium sehr deutlich den Wirkungsgrad und lässt sich günstig herstellen. Die Industriereife beginnt gerade. Erst kürzlich hat der Hersteller Oxford-PV die Auslieferung der ersten serienmäßig hergestellten Solarmodule verkündet.
Wenn Perowskit-Module in der Breite am Markt verfügbar sind, werden auf Grund der hohen Wirkungsgrade sicher sehr viele der zukünftigen Solarmodule auf dieser Technologie basieren. Während sich in den Anfangszeiten der PV-Industrie kaum ein Hersteller Gedanken übers Recycling gemacht hat, hat die Branche dieses Thema inzwischen auf der Agenda. Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft gewinnen an Bedeutung. Umso wichtiger ist es, bereits beim Entstehen einer neuen Technologie das spätere Recycling mitzudenken. Nach Ablauf der Lebensdauer eines PV-Moduls ist eine hohe Recyclingfähigkeit und Wiederverwendung wichtiger denn je.
An dieser Aufgabe arbeiten das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) gemeinsam mit den Unternehmen Solaveni und Solar Materials im Forschungsprojekt PeroCycle. Ziel des Forscherteams ist es, ein industrielles Recyclingverfahren zu entwickeln, um die optimale Verwertung der Module nach Erreichen der Lebensdauer zu ermöglichen. Zu diesem Zweck werden am ZSW im ersten Schritt Perowskit-Minimodule hergestellt und verkapselt.
Die Thermomechanik verhilft zur sauberen Auftrennung
Im zweiten Schritt erfolgt die Auftrennung der verkapselten Perowskit-Module beim Industriepartner Solar Materials mittels thermomechanischer Verfahren. Dabei wird getestet, ob der Glas-Polymer-Verbund und damit das Glas als Ganzes effektiv vom Perowskit-Absorbermaterial getrennt werden 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 wird sortenrein eingesammelt.
Recyclingverfahren mit umweltfreundlichen statt toxischen Lösungsmitteln
Nach der Trennung der Materialien erfolgt Schritt drei: die Entwicklung und Optimierung eines Perowskit-Recyclingverfahrens bei Solaveni. Für den Recyclingprozess werden selbstentwickelte, nicht brennbare, kostengünstige und umweltfreundliche Lösungsmittelsysteme eingesetzt, die toxische Lösungsmittel entbehrlich machen. Auf den Einsatz von extremen Bedingungen, wie beispielsweise hohe Temperaturen, wird verzichtet. 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 wird aus den gewonnenen Materialien am ZSW ein neues Perowskit-Modul hergestellt. Dazu werden das recycelte Perowskit-Absorbermaterial sowie die recycelten mit durchsichtigen Kontakten beschichteten Gläser verwendet. Die Forschenden im Materiallabor streben an, aus den recycelten Materialien mindestens 90 Prozent des Wirkungsgrades der frisch hergestellten Referenzproben zu erreichen. pf
