Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Deutschland haben ein Verfahren entwickelt, das 100% recyceltes Silizium aus Solar-Photovoltaik-Modellen verwendet, um neue PERC-Solarzellen herzustellen. Derzeit werden von alten Modulen die meisten Bestandteile wiederaufbereitet, nicht aber das Silizium.
Laut dem Fraunhofer-Institut landen in Deutschland jährlich rund zehntausend Tonnen Silizium aus ausrangierten Solarmodulen auf dem Recyclingmarkt – eine Zahl, die bis zum Ende dieses Jahrzehnts auf mehrere hunderttausend Tonnen pro Jahr steigen wird. Aluminium, Glas und Kupfer aus diesen ausrangierten Solar-PV-Modulen werden bereits in irgendeiner Weise wiederaufbereitet, aber das Gleiche gilt nicht für Silizium. Der neu entwickelte Recyclingprozess soll nun in der Lage sein, alle kristallinen Silizium-Solarmodule unabhängig von Hersteller und Herkunft zu recyceln. Wäre das nicht der Fall, dann wäre das für die Recyclingunternehmen viel zu viel Arbeit. Durch die Skalierbarkeit wird der Prozess auch wirtschaftlich sinnvoll und kann sich in der Praxis für die Recyclingindustrie bewähren.
Bei dem Recyclingprozess werden Solarzellenfragmente von Nebenprodukten des mechanischen Recyclingprozesses getrennt und die Siliziumzellfragmente von Glas und Kunststoff befreit. Das Silizium wird dann gereinigt und in Standardprozessen zu monokristallinen oder quasi-monokristallinen Barren und anschließend zu Wafern verarbeitet. Die Kristallisation erfolgt mit 100% recyceltem Silizium ohne Zusatz von handelsüblichem ultrareinem Silizium, und die Wafer werden dann am PV-TEC des Fraunhofer ISE zu PERC-Solarzellen verarbeitet. Die daraus resultierenden PERC-Solarzellen lieferten einen Umwandlungswirkungsgrad von 19,7%. Das liegt unter dem Wirkungsgrad der heutigen Premium-PERC-Solarzellen, die einen Wirkungsgrad von rund 22,2% haben, aber es liegt deutlich über dem der Solarzellen in den alten, ausrangierten Modulen.
Die Innovation am Fraunhofer-Institut ist für die künftigen Entwicklungen am Photovoltaik-Markt wichtig. Es wird angenommen, dass PERC-Solarzellen an Bedeutung gewinnen. PERC-Solarzellen haben einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Modelle. Vor allem bei diffusen Lichtverhältnissen liefern PERC-Module bis zu 10 Prozent mehr. Der Grund hierfür liegt vor allem bei dem Aufbau bzw. der Zusammensetzung des Lichts. In der Früh und am Abend wird das Blaulicht deutlich stärker gestreut, sodass vor allem rotes Licht die Atmosphäre durchdringt. Die spezielle Unterseite der PERC-Module kann dieses Licht auffangen.
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Bild: Fraunhofer Institut
