Ob auf Dächern, an Balkonen oder auf dem Feld. Photovoltaikanlagen sind ein wichtiger Eckpfeiler, um die Energiewende in Deutschland voranzutreiben. Um den Ausbau zu beschleunigen, hat die Bundesregierung in diesem Jahr mit dem Solarpaket I ein entsprechendes Gesetz verabschiedet. Doch auch Solarmodule halten nicht ewig. Die aktuelle Lebensdauer liegt bei 20 bis 25 Jahren. Ein konkretes Recyclingkonzept für diese wertstoffhaltigen Anlagen gibt es bisher nicht. Forschende vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale) haben gemeinsam mit Industriepartner an Materialien geforscht, die Solarmodule nachhaltiger machen und in den Kreislauf zurückgeführt werden können.

Herkömmliche Solarmodule bestehen aus Glas, Polymeren, Metallen und siliziumbasierten Solarzellen – also Materialien, deren Herstellung und Gewinnung die Umwelt belasten. Im Rahmen des Projektes „E2 – E-Quadrat. Erneuerbare Energien aus Erneuerbaren Rohstoffen“ entstand nun ein Solarmodul, das teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Bei dem „Bio-Modul-Prototyp“ wurden demnach jene Komponenten, die nicht direkt zur Licht-Strom-Umwandlung benötigt werden, aus biologisch abbaubaren Materialien, recyclebaren Materialien oder nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, schreiben die Forschenden.

Rahmen und Folie aus biobasierten Rohstoffen

So besteht der Rahmen des Moduls zu einem hohen Grad aus Holz, das am Ende der Lebenszeit recycelt und zur Herstellung neuer Solarmodule wieder verwendet werden kann. Die Zellverbindungen des Moduls, die standardmäßig mit bleihaltigen Loten verbunden sind, wurden hier mit einem elektrisch leitenden Klebstoff, der Silberpartikel enthält und als Verbinder zwischen den Drähten und den Zellen dient, ersetzt. Darüber hinaus wurden für die Rückseitenabdeckung, die aus einer Folie besteht, 30 % recyceltes Polyethylenterephthalat (PET) verwendet. Diese Ethylenvinylacetat-Folie (EVA-Folie), die als transparente Kunststoffschicht bei der Produktion von Solarmodulen eingesetzt wird und als Verkapselungsmaterial der Zellen dient, besteht ebenfalls nicht aus fossilen Rohstoffen, sondern zu 60 % aus biobasiertem Ethylen, das aus Zuckerrohr gewonnen wurde.

„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 Projektleiter Ringo Köpge, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Gruppe „PV-Module, Komponenten und Fertigung“ am Fraunhofer CSP.

Biopolymere auch für Photovoltaik geeignet

Alterungs-, Wärme-, Feuchte- und Temperaturwechseltests haben ergeben, dass jede einzelne neue Komponente im Bio-Modul-Prototyp, die aktuellen Modulstandards erfüllt. Mit diesem ersten nachhaltigeren Solarmodul liefern die Forschenden auch den Nachweis, dass Biopolymere für den Einsatz in der Photovoltaik geeignet sind und zukünftig auch für andere komplexere Anwendungen im Freien genutzt werden können. Durch den Einsatz biobasierter Rohstoffe und deren Wiederverwendung würde sich auch der CO₂-Fußabdruck für die Herstellung von Photovoltaikanlagen deutlich verbessern. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.

bb