Fraunhofer ISE fertigt PERC-Solarzellen aus recyceltem Silizium mit 19,7 Prozent Wirkungsgrad

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Aluminium, Glas und Kupfer aus alten Photovoltaik-Modulen werden bereits wiederverwertet, nicht jedoch die Silizium-Solarzellen. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben jetzt gemeinsam mit dem Modul-Recyclingunternehmen Reiling ein Verfahren entwickelt, wie sich das Silizium der Module im industriellen Maßstab wiederverwerten und zur Herstellung neuer PERC-Solarzellen nutzen lässt. Möglich ist damit laut Fraunhofer CSP das Recycling sämtlicher kristalliner Silizium-PV-Module, unabhängig von Hersteller und Herkunft. „Es war uns wichtig, einen skalierbaren Prozess zu entwickeln, der auch wirtschaftlich Sinn macht“, so Peter Dold, Projektleiter am Fraunhofer CSP. „Im Labor ist vieles möglich, aber unser neues Verfahren sollte sich für die Recyclingindustrie in der Praxis bewähren.“

Wie die Arbeitsgruppe am Montag mitteilte, werden für das Verfahren aus Nebenprodukten des bereits etablierten mechanischen Aufbereitungsprozesses die Solarzellenbruchstücke abgetrennt und gesammelt. Die 0,1 bis 1 Millimeter großen Stücke werden am Fraunhofer CSP im ersten Schritt durch verschiedene Sortierverfahren von Glas und Kunststoff befreit. Danach werden durch nasschemisches Ätzen schrittweise der Rückseitenkontakt, die Silberkontakte, die Antireflexschicht und der Emitters entfernt. Das so aufgereinigte Silizium wird dann in Standardprozessen zu monokristallinen oder quasi-monokristallinen Ingots verarbeitet und anschließend zu Wafern weiterprozessiert. Die Kristallisation erfolgt dem Team zufolge mit 100 Prozent Recycling-Silizium ohne Zusatz von kommerziellem Reinstsilizium.

Das Fraunhofer ISE hat die so produzierten Wafer zu PERC-Solarzellen verarbeitet, deren Zellwirkungsgrad im ersten Versuch bei 19,7 Prozent lag. „Das liegt unter dem Wirkungsgrad heutiger Premium-PERC-Solarzellen mit circa 22,2 Prozent Wirkungsgrad, aber mit Sicherheit über dem der Solarzellen in den alten, ausgemusterten Modulen“, so Dold. Angesichts der ersten Photovoltaik-Ausbauwelle zwischen 2009 und 2011 erwartet Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE, etwa ab 2029 eine erste Entsorgungswelle. Daher müssen aus seiner Sicht im Vorfeld vernünftige Prozesse und Verfahren zur Rückgewinnung des Siliziums aus ausgedienten Modulen aufgebaut werden.

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