Chinesen schenken ausgedienten Solarmodulen ein neues Leben
Das Recycling von ausgedienten Solarmodulen wird in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen. Ein chinesisches Forschungsteam hat nun eine leicht skalierbare Methode entwickelt, um eine große Anzahl von Solarmodulen am Ende ihres Lebenszyklus umweltfreundlich zu recyceln.
Riesige Solarparks produzieren irgendwann riesige Mengen an Schrott - es braucht effektive und umweltfreundliche Recylingmethoden.
Foto: PantherMedia / wadiifekar
Die Abkehr von fossilen Brennstoffen fördert den Einsatz von Photovoltaik zur Deckung des Energiebedarfs. Mit dem Bau von Solarfarmen im Giga-Watt-Maßstab weltweit wächst jedoch die Sorge um den anfallenden Abfall, wenn die Paneele das Ende ihres Lebenszyklus erreichen. Forschende der Wuhan University und der Northeastern University in China haben einen neuen, umweltfreundlichen Ansatz für das Recycling von Solarmodulen entwickelt. Dieser Ansatz ist nicht nur sicher, sondern auch energieeffizient und berücksichtigt die wachsenden Bedenken hinsichtlich der zukünftigen Solarabfallkrise.
Das Problem bei aktuellen Recyclingmethoden
Aktuelle Solarmodule bestehen aus einem Aluminiumrahmen, einer Rückwand, einer Glasabdeckung mit Antireflexbeschichtung und Lötzinn zur Drahtverbindung. Der Aluminiumrahmen und die Glasabdeckung lassen sich leicht entfernen und wiederverwenden.
Um das hochwertige Silizium von den silbernen Drähten der Solarzelle zu trennen, setzen Recycler bisher Salpetersäure und andere Chemikalien ein, die besonders heikle Komponenten im Recyclingprozess darstellen.
Die Forschenden in China haben diese Säuren durch ein geschmolzenes Gemisch aus Natrium- und Kaliumhydroxid (NaOH/KOH) ersetzt, das hochreaktiv mit allen Komponenten ist, mit denen es in Berührung kommt.
So funktioniert die neue Methode
Die Forscher experimentierten mit verschiedenen Behandlungsmethoden und entschieden sich schließlich für ein zweistufiges Verfahren: ein zweisekündiges Eintauchen, gefolgt von ein bis zwei Minuten bei 200 Grad Celsius. Diese kurzen Belichtungszeiten ermöglichen das Ablösen der Materialschichten, ohne sie zu beschädigen.
Die Hitze zersetzt die Polyvinylschicht, und das entstehende Fluorwasserstoffgas reagiert mit Natriumhydroxid zu Natriumfluorid. Während das Silizium weggeätzt wird, löst sich auch die Silberverdrahtung und schwimmt im Wasser.
Viele Komponenten lassen sich zurückgewinnen
Ein Filtrationsverfahren konzentriert 99 Prozent des Silbers, sodass die Silbernitridschicht vollständig zurückgewonnen werden kann. Auch der Aluminiumträger lässt sich in einer alkalischen Lösung auf Wasserbasis entfernen, sodass der reine Siliziumwafer übrig bleibt.
Elemente wie Zinn, Kupfer und Blei, die im Lötzinn verwendet werden, oxidieren an der Luft und lassen sich in einer Natriumhydroxidlösung zurückgewinnen. Blei und Zinn trennt man anschließend durch Galvanisieren ab.
Die Zugabe von Wasser zur NaOH/KOH-Mischung stoppt die Ätzreaktion. Das Gemisch kann konzentriert und für weitere Recyclingrunden wiederverwendet werden. Die Abfallprodukte dieses Prozesses, Natriumsilikat und Natriumaluminat, sind ungiftig und haben breite industrielle Anwendungen.
Lebenszyklusanalyse sieht vielversprechend aus
Eine Lebenszyklusanalyse der Forscher zeigt beeindruckende Ergebnisse: Das Recycling eines Kilogramms Solarmodule mit ihrem Verfahren reduziert die Kohlenstoffemissionen um 14 kg und senkt den Stromverbrauch um das 220-fache.
Die Forscher sind überzeugt, dass durch Skalierung und Automatisierung ihres Ansatzes beliebige Mengen an ausgedienten Solarmodulen effizient recycelt werden können.
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