Nachhaltige Solarzellenmodule

Strom aus Photovoltaik (PV) verursacht während des Betriebs keinerlei Umweltverschmutzungen. Allerdings verbraucht die Herstellung eines PV-Moduls viel Energie, und am Ende der Laufzeit wird es schließlich als Elektronikschrott entsorgt. Aktuelle Herstellungsverfahren beruhen auf kritischen Materialien wie Silber. Auch die Recyclingfähigkeit spielt beim Moduldesign kaum eine Rolle, was hochwertige und kostengünstige Recyclingverfahren schwierig gestaltet. Aber die PV-Branche wächst schnell, und die Dringlichkeit, diese Probleme anzugehen, mit ihr.

Das EU-finanzierte Projekt CU-PV ("Cradle to cradle sustainable PV modules") konzentriert sich auf die Maximierung der Energieausbeute, während gleichzeitig die Umweltbelastungen durch Herstellung und Recycling von PV-Geräten minimiert werden sollen.

Um den Energiebedarf in der Produktion zu verringern, entwickelt CU-PV Solarzellen, die weniger Silizium benötigen - beispielsweise durch dünnere Wafer - und die Energieumwandlungswirkungsgrade erhöhen. Das Design als Rückseitenkontaktsolarzelle wird 50% Silizium und bei der Herstellung der PV-Anlage ca. 30% Energie einsparen. Mithilfe neuer Metallisierungsmethoden für dünnere Wafer wird der Einsatz von kritischen Materialien wie Blei und Silber minimiert werden. Diese werden auf physikalischer Gasphasenabscheidung oder Tintenstrahl von Keimschichten, die anschließend mit Nickel oder Kupfer überzogen werden, aufbauen.

Ein weiterer Schwerpunkt von CU-PV liegt auf der Entwicklung und Demonstration von Alternativen zu derzeitigen Praktiken für die Zerstörung von PV-Modulen am Ende ihrer Lebensdauer.

Bisher widmeten sich viele Bemühungen den dünnen Substraten und der Keimschichtabscheidung. Gegenwärtig laufen die Arbeiten in Bezug auf die Identifizierung der Modul-Materialien und Herstellungsverfahren, die sich für überzogene Rückkontaktzellen und Recycling eignen.

Mittels Lebenszyklusanalyse haben Wissenschaftler Engpässe in den traditionellen Methoden für das Recycling von vorhandenen Modulen festgestellt und schließlich neue Recycling-Technologie entwickelt. Tests an Solarzellen mit den neu modifizierten Materialien haben gezeigt, dass der Wiederherstellungsprozess von Komponenten relativ einfach ist und geringe Umweltbelastungen bedeutet.

Die Ziele von CU-PV stehen im Einklang mit der EU-Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE), in deren jüngsten Neufassung auch PV-Module mit aufgenommen wurden.