Der ökologische Fußabdruck der Photovoltaikbranche ist im Vergleich zu konventionellen Energiequellen oft geringer. Betrachtet man jedoch den gesamten Lebenszyklus von Solarmodulen, werden Schwachstellen sichtbar. Photovoltaikmodule bestehen derzeit aus Glas, Polymeren, Metallen und siliziumbasierten Solarzellen. Die Gewinnung der Rohstoffe, insbesondere des Siliziums, kann umweltbelastend sein. Auch werden die einzelnen Komponenten nur selten dem Rohstoffkreislauf wieder zugeführt.
Nach dem Ende der durchschnittlichen Betriebsphase von 20 bis 25 Jahren, stellen Altmodule ein wertstoffhaltiges, aber schwer aufzutrennendes Abfallprodukt dar, wofür es gegenwärtig kein konkretes Recyclingkonzept gibt. Ein Großteil der Komponenten wird aktuell entweder verbrannt oder zu minderwertigen Produkten verarbeitet. Ansätze, wie die verwendeten Materialien aus erneuerbaren Rohstoffen hergestellt und zugleich wieder in den Kreislauf eingebunden werden, können die Solarbranche noch grüner machen.
Modulrahmen mit hohem Holzanteil
Ein Team vom Fraunhofer CSP entwickelte und testete im Projekt E2 – E-Quadrat zusammen mit der Firma Novo-Tech Materialien, die einerseits eine hohe Langzeitzuverlässigkeit gegenüber sämtlichen Witterungseinflüssen besitzen und andererseits vollständig recyclebar sind. „Das Projekt adressierte alle Lebensphasen eines PV-Moduls: Von der Herstellung aus Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen über die eigentliche Betriebsphase bis zur stofflichen Verwertung und Rückführung in den Wertstoffkreislauf am Ende der Betriebszeit“, sagt Ringo Köpge, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer CSP und Projektleiter.
Das sogenannte Bio-Modul-Prototyp mit 380 Watt, das innerhalb des Projekts entstand, zeichnet sich im Vergleich zu konventionellen Modulen durch vier Besonderheiten aus: Der Rahmen des Moduls besitzt einen hohen Holzanteil. Dieser kann nach der Lebensdauer des Moduls komplett recycelt und wieder in die Modulproduktion eingeschleust werden. Die Zellverbindungen des
Moduls wurden nicht, wie sonst standardmäßig, mit bleihaltigen Loten verbunden, sondern mit einem elektrisch leitenden Klebstoff, der Silberpartikel enthält und als Verbinder zwischen den Drähten und den Zellen dient. Aktuell werden nur circa drei bis vier Prozent der Module auf dem weltweiten Markt bleifrei geklebt.
EVA-Folien für die Rückseite aus fossilen Rohstoffen
Die Rückseitenabdeckung des Moduls besteht aus einer Folie, die zu 30 Prozent aus recyceltem Polyethylenterephthalat (PET) besteht. Die Ethylenvinylacetat-Folie (kurz EVA-Folie), die als transparente Kunststoffschicht bei der Produktion von Solarmodulen eingesetzt wird und als Verkapselungsmaterial der Zellen dient, besteht zu 60 Prozent aus biobasiertem Ethylen aus Zuckerrohr. Aktuell wird bei den Modulen noch ausschließlich EVA aus fossilen Rohstoffen verwendet, das recycelt oder entsorgt werden muss.
Das Team am Fraunhofer CSP hat die einzelnen verbauten Komponenten verschiedenen Tests unterzogen, darunter beschleunigte Alterungs-, Wärme- sowie Feuchte- und Temperaturwechseltests. Es konnte gezeigt werden, dass jede Komponente, die verbaut wurde, die aktuellsten Modulstandards besteht. Durch die Ergebnisse kann zukünftig der CO2-Fußabdruck von Modulen verbessert werden. (nhp)
Weitere aktuelle News:
Perowskite: Das Rennen nimmt Fahrt auf
Oxford PV: Sonnenstromfabrik setzt stärker auf Perowskite-Module
