Umweltfreundliches Recycling 06.06.2024, 12:52 Uhr

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.

Solarparks

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.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
mondi-Firmenlogo
Junior Anwendungstechniker (m/w/x) mondi
Steinfeld Zum Job 
Sprint Sanierung GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Großschäden Sprint Sanierung GmbH
Düsseldorf Zum Job 
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung-Firmenlogo
Technische*r Mitarbeiter*in bzw. Ingenieur*in (m/w/d) in einer ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtung mit dem Schwerpunkt Elektronik/Mikroelektronik oder vergleichbar Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Berlin-Steglitz Zum Job 
MKH Greenergy Cert GmbH-Firmenlogo
Projekt-Ingenieur (m/w/d) in der Anlagenzertifizierung MKH Greenergy Cert GmbH
Hamburg Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Vertriebsingenieur (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Projektmanagement Hochspannung (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (m/w/d) für Straßenausstattungsanlagen und Verkehrsführung Die Autobahn GmbH des Bundes
Osnabrück Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) konstruktiver Ingenieurbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Stadtwerke Leipzig GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Apparatetechnik Stadtwerke Leipzig GmbH
Leipzig Zum Job 
Kassenärztliche Vereinigung Baden-Württemberg-Firmenlogo
Bauingenieur TGA (m/w/d) im Bereich der Gebäudesanierung und Instandhaltung Kassenärztliche Vereinigung Baden-Württemberg
Stuttgart Zum Job 
Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Vakuumfüller Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
Biberach an der Riß Zum Job 
DHBW Duale Hochschule Baden-Württemberg Stuttgart Campus Horb-Firmenlogo
Professur (m/w/d) für Maschinenbau (Schwerpunkt: Versorgungs- und Energiemanagement) DHBW Duale Hochschule Baden-Württemberg Stuttgart Campus Horb
Horb am Neckar Zum Job 
Kreis Pinneberg-Firmenlogo
Ingenieur*in / Fachplaner*in für Technische Gebäudeausrüstung (m/w/d) Kreis Pinneberg
Elmshorn Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in im digitalen Messwesen (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
BREMER Hamburg GmbH-Firmenlogo
Bauleiter Schlüsselfertigbau (m/w/d) BREMER Hamburg GmbH
Hamburg Zum Job 
IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Instandhaltung (m/w/d) IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH
BREMER Hannover GmbH-Firmenlogo
Bauleiter Schlüsselfertigbau (m/w/d) BREMER Hannover GmbH
Hannover Zum Job 
BREMER Bremen GmbH-Firmenlogo
Kalkulator (m/w/d) BREMER Bremen GmbH
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Projektleiterin / Projektleiter (w/m/d) Müllheizkraftwerk Berliner Stadtreinigung (BSR)
NORMA Group-Firmenlogo
Application Engineer - Thermal Management (m/f/d) NORMA Group
Frankfurt am Main Zum Job 

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.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.