PhotoRec

EOL Dünnschicht-PV-Module wurden in den letzten Jahren in immer größerem Umfang in Deutschland installiert. Abhängig von den unterschiedlichen Fördermaßnahmen hat dieser Boom bereits die meisten EU-Mitgliedsstaaten erfasst und zu einem Anstieg der installierten PV-Leistung geführt. Den Erwartungen des Verbandes der PV-Hersteller (Solar Power Europe) folgend, wird diese Entwicklung für die kommenden Jahre anhalten und weitere Wirtschaftsregionen der Welt erreichen [SOLA-15].

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EOL Dünnschicht-PV-Module haben neben den klassischen Silizium-Wafer-basierten PV-Modul-Techniken Bedeutung erlangt. Ihr Erfolg ist mit dem hohen Automatisierungsgrad der Fertigung und dem daraus resultierenden geringeren Anschaffungspreis zu begründen, trotz des deutlich geringeren Wirkungsgrades gegenüber den klassischen Silizium-Wafer-basierten PV-Modul-Techniken.

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EOL Dünnschicht-PV-Module bestehen aus lichtabsorbierenden Halbleitern, die durch chemische Bad- oder Gasphasenabscheidung auf ein Glassubstrat aufgebracht werden. Dabei sind die aktiven Metall- und Halbleiterschichten zwischen zwei Glasplatten zu einem festen, langlebigen Verbund verklebt. Dieser kompakte wie komplexe Aufbau verdeutlicht unmittelbar die technischen Herausforderungen denen sich ein Recycling-Verfahren für die EOL Dünnschicht-PV-Module gegenüber sieht.

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In Kombination mit den erwarteten Wachstumsraten rückt auch der Aspekt der Modul-Entsorgung ins Blickfeld. Es fehlt an marktrelevanten Entsorgungskapazitäten für Silizium-Wafer-basierte oder EOL Dünnschicht- PV-Module. EOL Dünnschicht-PV-Module werden bisher schlicht in verdünnter Dosierung dem Stoffstrom des Altglases beigemengt. Die Wertmetalle gehen dabei endgültig dissipativ verloren.

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Die Mobilisierung dieser nennenswerten Mengen wertreicher und zunehmend gefragter Metalle für eine stoffliche Verwertung ist als zukünftige Herausforderung stoffstromspezifischer Rücknahmelösungen und Verwertungstechnologien im Lichte eines „Urban Minings“ zu sehen. Allerdings erschwert der komplexe Aufbau der EOL Dünnschicht-PV-Module die Separation in Fraktionen, die den konventionellen Recyclingrouten zugeführt werden können.

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Aufgrund seines innovativen Verfahrensansatzes leistet das „PhotoRec“-Verfahren höchste Selektivität bei geringer Prozesskomplexität und kann damit einen substantiellen Beitrag zur Sicherung der Rohstoffversorgung der Solar-Industrie leisten. Langfristig wird eine Ausbeute von 90% der Halbleitermetalle angestrebt.

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Das Verfahrensprinzip der Mikrowellen-Erwärmung im Vakuum führt zu außerordentlich günstigen Behandlungsparametern, da bei niedrigem Prozessdruck, niedrigem Sauerstoffpartialdruck und sehr hoher, fokussierter Energiedichte die strategischen Zielkomponenten im metallischen Zustand verbleiben. Darüber hinaus führen diese Prozessparameter zu einer beschleunigten Reaktionskinetik, die das ökonomische Verfahrenspotenzial kurzer Behandlungszeiten widerspiegeln.

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Das vorgeschlagene Verfahren verbindet damit einen hohen Ressourcen-Wirkungsgrad mit optimierter Energieeffizienz und hohem Produktivitätspotenzial und zeigt bei hohem Innovationsgrad erstmalig einen Lösungsweg auf, wie strategische Metalle selbst in geringer Konzentration auf wirtschaftliche Weise aus komplexen Verbundstoffen zurückgewonnen werden können.