de.wedoany.com-Bericht: Ein internationales Forschungsteam hat ein Verfahren zur Rückgewinnung ausgedienter Photovoltaik-Module mittels Hochdruck-Wasserstrahl-Ablösung entwickelt. Im Versuchsmaßstab wurden mit dieser Methode hochreine Silber-, Kupfer-, Silizium-, Glas- und Polymerkomponenten zurückgewonnen.
Die Studie zielt darauf ab, fortschrittliche Recyclingwege für kristalline Silizium-Photovoltaik-Module auf Basis des Ablöseverfahrens zu fördern, indem die Schichten der laminierten Module mechanisch getrennt werden, während gleichzeitig die Kreuzkontamination zwischen verschiedenen Materialkomponenten minimiert wird. Das Forschungsteam weist darauf hin, dass die Arbeit darauf abzielt, entscheidende Lücken in aktuellen Recyclingmethoden zu schließen und eine Grundlage für skalierbare Lösungen zum Recycling ausgedienter Photovoltaik-Module zu schaffen.
Dieses Experiment ist Teil des EU-Projekts Quasar Horizon Europe, das die Entwicklung und Demonstration von zwei Recyclingtechnologien zur Förderung von Kreislauflösungen für ausgediente Photovoltaik-Module zum Ziel hat. Im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Recyclingverfahren verbessert diese Methode die Materialrückgewinnungsrate durch den Trennungsweg.
Der Prozess beginnt mit einem Hochdruck-Wasserstrahl-Ablöseschritt, der die fest haftenden Schichten zwischen Glas, Verkapselungsmaterial, Solarzelle und Rückseitenfolie trennt. Dieser Schritt liefert eine hochreine Glasfraktion. Die abgetrennten gemischten Materialkomponenten werden anschließend durch Filtration aus dem Prozesswasser abgetrennt. Das gefilterte Wasser wird in das System zurückgeführt, wodurch der Wasserverbrauch gesenkt und ein nachhaltigerer Recyclingprozess unterstützt wird.
Die gemischte Fraktion enthält Polymermaterialien, Siliziumzellenbruchstücke und Metallverbinder und muss weiterverarbeitet werden. Eine dichtebasierte mechanische Trenntechnik (einschließlich Nassrüttlerabscheidung) wird eingesetzt, um das Material in schwere und leichte Fraktionen zu trennen. Metalldrähte und Busbars werden anschließend durch Wirbelstromtrennung abgetrennt. Die siliziumreiche Zellenbruchstückfraktion wird durch hydrometallurgische Behandlung zur Rückgewinnung von Silber verarbeitet, das nach elektrochemischer Abscheidung geschmolzen und in kugelförmige Partikel umgewandelt wird.
Nach Abschluss des Prozesses in der Versuchsanlage wurden die zurückgewonnenen Materialien analysiert und charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Reinheit des zurückgewonnenen Silbers 97 % erreicht. Die zurückgewonnenen Smart-Wires enthalten 78 % Kupfer, 17 % Wismut und 4,5 % Zinn. Die zurückgewonnene Siliziumfraktion enthält noch Restverunreinigungen, darunter 22,33 mg/kg Phosphor, 13,33 mg/kg Silber, 10,67 mg/kg Zinn und 4,83 mg/kg Calcium. Die zurückgewonnene Polymerfraktion ist hauptsächlich durch anorganische Verunreinigungen belastet und enthält etwa 81 % Silizium, 6,8 % Aluminium und 5,3 % Titan.
Das Forschungsteam fasst zusammen, dass die Siliziumfraktion Restmetallisierung und Beschichtungen aufweist, was auf die Notwendigkeit einer weiteren Raffination für eine hochwertige Wiederverwendung hinweist. Der Gehalt und die Verteilung der Verunreinigungen unterstreichen die Bedeutung der Auswahl geeigneter Verfahren auf Basis von nachgeschalteten Reinigungsstrategien und der beabsichtigten Endverwendung.
Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Solar Energy Materials and Solar Cells“ veröffentlicht, der Titel der Arbeit lautet „Materialrückgewinnung und Charakterisierung aus ausgedienten Photovoltaik-Modulen mittels Wasserstrahl-Ablösung“. Zum Forschungsteam gehören Wissenschaftler der Stiftung für industrielle und technologische Forschung (SINTEF) in Norwegen und des deutschen Kreislaufwirtschaftsunternehmens LuxChemtech.
