Optimierte Umweltverträglichkeit

Für Dünnschichtmodule sprechen geringe Herstellungskosten, lange Lebensdauer und kurze Energierücklaufzeit. Für ein stoffliches Recycling alter oder defekter Module gibt es ähnlich gute Gründe: Die Preise für die Halbleitermaterialien Tellur und Indium haben sich seit 2003 vervierfacht.

Etablierte Technik

Giftiges Cadmium, das sowohl in CIS- als auch in CdTe-Modulen enthalten ist, darf nicht in die Umwelt gelangen. Und nicht zuletzt: „Von erneuerbaren Energien wird erwartet, dass sie eine optimierte Umweltverträglichkeit im gesamten Lebenszyklus umsetzen“, sagt Gudrun Sapich von der Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) in Berlin. Seit 2004 beschäftigen sich Sapich und ihre Kollegen im Rahmen des LIFE-Programms der Europäischen Union mit dem Recycling von Dünnschichtmodulen. Dach ist das Projekt Resolved (Recovery of Solar Valuable Materials, Enrichment and Decontamination). Gemeinsam mit Fachleuten der Deutschen Solar, First Solar und den Universitäten von Utrecht und dem ungarischen Miskol wollen sie ein umweltfreundliches Recyclingverfahren für CIS- und CdTe-Module entwickeln und testen. Der Charme von Resolved (Recovery of Solar Valuable Materials, Enrichment and Decontamination): Es müssen keine neuen Prozesse erfunden werden. Vielmehr setzen die Beteiligten auf bereits auf dem Markt etablierte Techniken, die sie neu kombinieren und anpassen.

Das Konzept basiert auf einem nassmechanischen Prozess, der mit wenig Energie und wenig Chemikalien auskommt. Dabei wird zwischen alten Modulen mit noch intaktem Verbund und Modulbruch unterschieden. Der Kreislauf besteht aus vier Schritten: Schritt 1 ist die Zerlegung und Isolierung der Zelle mit Halbleitersubstrat. Ganze Module werden thermisch in die Halbleiter beschichtete Trägerplatte und das Deckglas aufgetrennt. Modulbruch wird in einer Hammermühle zerkleinert. Schritt 2 trennt die Zellschicht vom Substrat. Bei intakten Modulen wird die Halbleiterschicht vom Träger im Vakuum abgestrahlt. Beim zerkleinerten Modulbruch löst sich die Schicht in speziellen Mischern über Reib- und Scherkräfte.

Reinheit: 99,99 Prozent

Das Gemisch aus Glas, Halbleiter und Wasser wird dann gesiebt. Das Glas wandert nach Abtrennung der EVA-Folie ins Glasrecycling. Die Fraktion kleiner als 150 Mikrometer, die Halbleiterpartikel und Glasstaub enthält, muss weiter angereichert werden. Im 3. Schritt werden die Gemische über Hydrozyklone sortiert. Das abgelöste Halbleitermaterial liegt jetzt schon recht konzentriert vor, muss aber noch vom Glasstaub separiert werden. Dafür nutzen die Forscher die Flotation. Schritt 4 schließlich ist die Rückführung des Halbleitermaterials in die Neuproduktion von Modulen. Um den dafür notwendigen Reinheitsgrad von über 99,99 Prozent zu erreichen, muss das Halbleitermaterial allerdings bei einem Hersteller weiter gereinigt werden. Der Endbericht wird voraussichtlich im Frühjahr kommenden Jahres vorliegen. Die Versuche zeigen bislang, dass eine vollständige Entfernung der Halbleiterschicht durch nassmechanische Verfahren problemlos möglich ist. Wie wirtschaftlich das in der Praxis gelingt, soll eine Pilotanlage zeigen, die alle Prozessschritte miteinander koppelt. Sapich: „Dafür suchen wir jetzt Geldgeber.“

www.resolved.bam.de