Die Module der ersten Generationen haben bereits jetzt ausgedient. Aus diesem Grund musste eine Lösung zur umweltfreundlichen Entsorgung gefunden werden, um den für die Umwelt positiven Effekt des Solarstroms nicht durch eine unsachgemäße Entsorgung der Module zunichte zu machen. Seit 2012 gilt daher die sogenannte WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electronical Equipment). Diese legt fest, dass Solarmodul-Hersteller dazu verpflichtet sind, gebrauchte Module kostenfrei zurückzunehmen und recyceln zu lassen.
Woraus besteht ein Solarmodul?
Ein Solarmodul besteht meist aus einer Glasscheibe, die als Schutz gegen Witterung und Schmutz dient, einer durchsichtigen Kunststoffschicht und den darunter befindlichen Solarzellen. Die Rückseitenkaschierung erfolgt durch eine wetterfeste Kunststoffverbundfolie und das ganze Solarsystem wird zur Befestigung in einen Aluminiumrahmen eingebettet. Eine Diode sorgt dafür, dass der Strom nur in eine Richtung durchgelassen wird und wirkt in der anderen Richtung als Isolator. Per Anschlusskabel wird der gewonnene Strom durch einen Wechselrichter geleitet, der die gesammelte Gleichspannungsenergie in Wechselspannung umwandelt. Danach kann der Strom dem eigenen Haushalt zugeführt, in Solarspeichern gesammelt oder ins örtliche Stromnetz eingespeist werden. Die Menge des täglich erzeugten Stroms hängt unter anderem vom Wirkungsgrad eines Solarmoduls ab. Je nachdem, welches Material für die Solarzellen verwendet wurde, ergeben sich unterschiedliche Wirkungsgrade. Am häufigsten verwendet man Silicium. Das Halbmetall wird noch einmal in monokristallines sowie polykristallines Silicium untergliedert, das für die sogenannten Dickschichtmodule eingesetzt wird. Dünnschichtmodule wiederum arbeiten häufig mit amorphem Silicium oder Cadmiumtellurid-Zellen. Module mit höherem Wirkungsgrad sind entsprechend teurer als jene mit geringerer Wirkungsweise. Kristalline Siliciumzellen erreichen einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 16 bis 20 %.
Wie wird ein Solarmodul recycelt?
Das Modul wird entweder vom jeweiligen Hersteller demontiert und abgeholt, oder man macht die nächstgelegene Sammelstelle beispielsweise über PV Cycle ausfindig. Die alten Module werden anschließend zuerst vom Aluminiumrahmen, den Kabeln und der Elektronik getrennt, die direkt recycelt werden können, und anschließend zerkleinert. Je nach Zellart erfolgt nun die Trennung des Halbleiter-Materials von den anderen Materialien. Bei Siliciumzellen beispielsweise findet mittels Pyrolyse eine thermo-chemische Abspaltung statt. Dabei werden Temperaturen von etwa 600 °C freigesetzt und Sauerstoff ausgeschlossen. Auf diese Weise verbrennt der Kunststoff und der Halbleiter wird vom Glas getrennt. Dieses kann nun ebenfalls direkt dem Recyclingkreislauf zurückgeführt werden. Das Silicium verbleibt in einer metallhaltigen Flüssigkeit. Durch die sogenannte pH-Wert-Fällung, bei der ein bestimmter pH-Wert der Flüssigkeit künstlich herbeigeführt wird, setzen sich die Feststoffe ab. Mit Hilfe weiterer chemischer Prozesse wird das abgesetzte Material letztendlich herausgefiltert, zusammengepresst und kann für eine neue Solarzelle verwendet werden. Alles in allem sind rund 95 % eines Solarmoduls recycelbar. Zeitgleich kostet die Herstellung eines Moduls aus recyceltem Material lediglich 30 % der Energie, die die Produktion eines gänzlich neuen Modells benötigen würde. Solarrecycling lohnt sich also mehrfach.
Grafik: Recyclingkreislauf einer Photovoltaik-Anlage
Zukunft des Solarrecyclings
Es wird weiterhin daran geforscht die Recyclingprozesse zu verbessern, um zum einen Kosten einzusparen und zum anderen den Prozentsatz der recycelten Bestandteile zu erhöhen. Beispielsweise arbeitet das Fraunhofer Institut daran, Module zu entwickeln, die sich vor Ort sowohl öffnen als auch wieder schließen lassen. Dadurch müssten beim Ableben der Solarzelle nicht sämtliche anderen Materialien wie Metalle, Aufständerung, Rahmen und Elektronik mitverschrottet werden. Die Solarzelle ließe sich einfach vor Ort austauschen.