Photovoltaik 11.01.2008, 19:32 Uhr

Solarmodule: Aus Alt mach Neu  

VDI nachrichten, Freiberg, 11. 1. 08, rb – In der traditionsreichen sächsischen Bergbaustadt Freiberg läuft die einzige spezialisierte Recyclinganlage für kristalline Photovoltaikmodule in Europa. Solarmodule mit einer Gesamtleistung von 1 MW werden bei der Solar Material, einem Tochterunternehmen der Solar World, jährlich aufgearbeitet.

Sylke Schlenker zeigt auf die Gitterkörbe vor den Containern: „Am liebsten sind uns die hier“, sagt die Ingenieurin. Den Solarmodulen, die dort senkrecht gestapelt sind, ist erst auf den zweiten Blick anzusehen, dass sie ausgedient haben. Sie haben einen elektrischen Serienfehler bei den Anschlüssen, die Isolation ist beschädigt. „Nachts müssen wir die einlagern, sonst sind sie weg“, erzählt Schlenker. So wurden vor einiger Zeit ganze Körbe mit Modulen geklaut, die sich jedoch am nächsten Tag im nahe gelegenen Wald wiederfanden. Die Diebe merkten anscheinend erst nach einigen Stunden, dass sie defekt waren.

Bei vielen der anderen Module, die auf dem Werksgelände der Solar Material lagern, ist dies offensichtlich: zerborstenes Laminat, verbogene Rahmen, gebrochenes Glas, Brandflecken. Sie wurden beim Transport und der Installation oder durch Witterungseinflüsse wie Blitz- und Hagelschlag, Stürme und Schneebruch beschädigt.

Oftmals halfen auch noch die früheren Besitzer oder Lieferanten nach, indem sie die Module vom Dach in die Container warfen oder die Zellen zusätzlich mit Hammerschlägen traktierten.

Das bereitet Sylke Schlenker eher Sorgen. „Unser Interesse ist es, ausgediente Module in einem möglichst intakten Zustand ohne zusätzliche Beschädigungen zu erhalten, weil dann die Ausbeute besser ist.“

Finanziert sich doch das Modulrecycling durch den Wiederverkauf von Wafern, Silizium, Metall, Glas und zu einem geringeren Teil auch über andere Wertstoffe wie Silber oder Kupfer. Angenommen werden die defekten Module in der Freiberger Alfred-Lange-Straße 18 bei Anlieferung derzeit kostenfrei.

Kabel und Anschlussdosen werden auf alle Fälle entfernt. Dann geht es ab in die Brennkammer. Per Gabelstapler werden die „blanken“ Module auf mehrlagigen Gestellen in den gasbetriebenen Ofen gehievt und dort über mehrere Stunden auf circa 500 °C erhitzt.

„Die Verbundkunststoffe werden verbrannt. Zurück bleiben das Glas, die Rahmen, die metallischen Verbinder, Solarzellen und Füllstoffe“, erklärt Schlenker.

Besonders begehrt sind die noch weitgehend intakten Zellen, die behutsam entnommen werden. Sie sind in Dutzenden Styroporboxen abgelegt, sortiert nach unterschiedlicher Qualität und Färbung. Nach mehreren Reinigungsschritten können sie direkt wieder als Wafer verwendet werden, aus denen dann neue Solarzellen und Module gefertigt werden.

Größtenteils fällt allerdings Zellbruch an, der nach einer entsprechenden Reinigung erst zu Siliziumsäulen oder -blöcken – so genannten Ingots – geschmolzen werden muss. Zwei Männer mit Schutzbrille und Staubmaske sortieren mit viel Fingerspitzengefühl haufenweise Zellbruch aus einem spiralartigen Wust von Metallstreifen aus.

In verschiedensten Blauschattierungen glänzen die noch beschichteten Solarzellenstückchen in Kisten im fahlen Licht der Fabrikhalle. Mit einem großen Metallbecher füllt ein junger, strohblonder Mitarbeiter mit grauem Overall den Zellbruch in eine Transportschnecke. In einem kaskadenähnlichen Ätzbecken wird dort die rückseitige Beschichtung entfernt.

„Siliziumvorreinigung“ ist auf einem Umwälzbehälter der Anlage zu lesen. Nach dem ersten chemischen Reinigungsdurchlauf wird der Zellbruch getrocknet. Auch hier ist Handarbeit angesagt: In mehreren Lagen werden halb befüllte Metallkörbe in den Trockenofen geschichtet.

Daneben befindet sich hinter Glas das chemische Labor der Anlage. Vorsichtig hält Umweltingenieurin Anja Müller ein Siliziumbruchstück in einen Messbecher, der mit einer Ätzflüssigkeit gefüllt ist. „Die Anpassung des Ätzprozesses an die Zelltechnologie und die unterschiedlichen beschichten Zellen ist enorm wichtig“, betont sie. Denn entscheidend für eine hochwertige Wiederverwertung des Siliziums ist eine möglichst vollständige Reinigung der Zellen und Wafer.

„Die gesamte Beschichtung von einer Zelle muss wieder runter, bis das blanke Silizium da ist“, erklärt Müller. Siliziumverunreinigungen werden nur bis zu einer Grenze von 0,1 ppm toleriert. So müssen unter anderem die Antireflexionsschicht, die Zellmetallisierung und die Emitter komplett entfernt werden. Hierzu durchlaufen die Wafer und Zellen weitere Ätzschritte unter Verwendung verschiedener Mineralsäuren und alkalischer Lösungen.

„So weit wie möglich wird das anfallende Abwasser im Kreislauf gefahren“, betont die Umweltingenieurin. Bevor der Rest in die kommunale Kläranlage geht, wird es in der firmeneigenen Anlage im hinteren Teil der Halle gereinigt.

Ein Trupp von Arbeitern ist gerade an dem Rohrleitungsnetz am Schrauben und Montieren. Stapelbehälter für das Spülwasser und Sägewasser sowie Dünnschlammbehälter ragen in die Höhe.

Aus dem bunt zusammengewürfelten Zellbruch wird am Ende des chemischen Reinigungsprozesses feinkörniges matt glänzendes Silizium, das ein Mitarbeiter von Solar Material stolz in einem Sack präsentiert. Bevor es wieder eingeschmolzen wird, folgt noch eine Spurenanalyse. Die abgeätzten Wafer durchlaufen eine entsprechende Qualitätskontrolle, bevor sie wieder zu neuen Solarzellen verarbeitet werden. „Wir können durch das Recycling bis zu 80 % der Primärenergie bei der Waferproduktion einsparen“, erklärt Schlenker. Die massenbezogene Recyclingquote bei Modulen liege bei durchschnittlich 75 %. Sondermüll entstehe bei dem Verfahren nicht.

Nur 10 % des Siliziums der recycelten Wafer bei Solar Material stammen allerdings aus angelieferten Fremdmodulen. Zum größten Teil werden eigene Produktionsabfälle der Solar-World- Gruppe in Freiberg sowie zugekaufte Nebenprodukte aus der Halbleiterindustrie aufgearbeitet.

40 % des eigenen Rohstoffbedarfs sichert Solar World mittlerweile durch das Recycling. Die gesamte Aufarbeitungskapazität des Unternehmens für Silizium in Freiberg liegt bei 1200 t pro Jahr. Die Bergmannstradition der historischen Erzgebirgsstadt lebt also mit neuem Gesicht weiter.

HANS-CHRISTOPH NEIDLEIN

 

Ein Beitrag von:

  • Hans-Christoph Neidlein

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