In der Mikrowelle: Neue Recyclingmethode für Dünnschicht-Solarzellen

In der Mikrowelle: Neue Recyclingmethode für Dünnschicht-Solarzellen

von Wolfgang Kempkens

Aachener Forscher nutzen eine Mikrowelle für Recycling - aus dem Dampf lassen sich seltene Erden gewinnen.

Im Jahr 2040 werden in Europa wohl vier Millionen Tonnen Solarzellen ausgedient haben. Siliziumzellen lassen sich einfach recyceln - die verwendete Masse ist so groß, dass übliche Prozesse ausreichen, etwa Erhitzen, bis das Silizium schmilzt.

Bei Dünnschicht-Solarzellen, die pro Quadratmeter Wertstoffe im Grammbereich, meist sogar darunter, enthalten, wäre dieses Verfahren reine Energieverschwendung. Doch Indium, Gallium und Tellur sind Rohstoffe, die in Europa nicht gefördert werden. Und sie sind so wertvoll, dass sie eben doch wiederverwertet werden sollten - zur Not halt mit einer anderen Methode.

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Eine solche haben Forscher am Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME) der Technischen Hochschule Aachen nun bereits entwickelt - lange bevor entsprechender Schrott in großen Mengen anfällt. 'Durch Mikrowellen unterstützte Vakuumdestillation' heißt das energiesparende Verfahren, das die IME-Forscher Marek Bartosinski und Diana Michaelis heute beim Berliner Recycling- und Rohstoffkongress vorstellen.

Wertvoller Dampf aus der MikrowelleDer Schrott landet in einem kleinen Reaktor, der luftleer gepumpt wird. Mikrowellen, wie sie aus der heimischen Küche bekannt sind, werden auf die Oberflächen gelenkt. Im Frequenzbereich zwischen 300 Megahertz und 300 Gigahertz regen sie vor allem die Oberflächenmoleküle, die die Wertstoffe enthalten, an. Das Glas, das als Unterlage (Substrat) dient, lässt die Mikrowellen einfach passieren. So wird die gesamte Energie, die in den Mikrowellen steckt, von der fotoelektrisch aktiven Schicht absorbiert. Sie erhitzt sich schlagartig und verdampft.

Der Prozess dauert gerade mal 30 bis 120 Sekunden. Der Dampf wird abgesaugt. Dessen Bestandteile, vor allem Indium, Gallium und Tellur, aber auch die weniger wertvollen Elemente Kupfer und Cadmium, werden anschließend getrennt, sodass sie sich für den Bau neuer Dünnschicht-Solarzellen nutzen lassen.

Dünnschicht-Solarzellen gehört nach Meinung vieler Experten die Zukunft. Sie lassen sich preiswert herstellen und haben einen Wirkungsgrad von bis zu 15 Prozent. Laborzellen kommen bereits auf mehr als 20 Prozent. Damit schließen sie zu den polykristallinen Solarzellen auf.

Solarmodule haben eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren. Dann steht das Recycling an. Im Jahr 2030 etwa haben sieben Millionen Quadratmeter Solarzellen ausgedient. Zehn Jahre später sind es bereits 70 Millionen Quadratmeter, meist allerdings Siliziumzellen. Doch die Dünnschicht-Module sind im Kommen.

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