Im Jahr 2020 wurden rund zwei Millionen Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von 54 Gigawatt installiert. Dies entspricht etwa 51,4 Terawattstunden Stromerzeugung. PV-Module verbleiben rund 25 Jahre im Betrieb. Daher sind die Mengen zur Verwertung aus der Nutzungsphase aktuell noch überschaubar. Dennoch muss sich die Entsorgungs- und Recyclingbranche zukünftig mit dem zunehmenden Wertstoffstrom der PV-Module auseinandersetzen.

Einführung

Die Menge an PV-Modulen, die in den letzten Jahren in Verkehr gebracht wurden, nimmt deutlich zu. So konnte seit dem Jahr 2017 eine jährliche Steigerung von rund 50.000 – 60.000 Tonnen verzeichnet werden. Im Jahr 2020 wurden insgesamt 320.000 Tonnen an PV-Modulen in Verkehr gebracht. Im Vergleich ist die Menge, die einer Erstbehandlung zugeführt wird, mit 15.400 Tonnen für das Jahr 2020 vergleichsweise gering. Grund dafür ist die Lebensdauer der PV-Module von rund 25 Jahren.

Es ist davon auszugehen, dass in Zukunft die Mengen an ausgedienten PV-Modulen, die einer Verwertung zuzuführen sind, zunehmen, denn die ab den 1990er Jahren verbauten PV-Module erreichen langsam ihr Lebensende. Im Vergleich der Jahre 2016 und 2020 ist ein deutlicher Zuwachs von 2.000 Tonnen auf 15.000 Tonnen zu verzeichnen. So stieg auch die Anzahl der Entsorgungsanlagen, die PV-Module annehmen, von 13 Anlagen im Jahr 2016 auf 27 Anlagen im Jahr 2020.*

PV-Module können in drei Generationen unterteilt werden. Nur die erste Generation, die zu rund 90 Prozent verbaut ist, und die zweite Generation, die zu rund zehn Prozent verbaut ist, spielen aktuell in der Entsorgungsbranche eine Rolle.

• 1. Generation: PV-Module mit Solarzellen aus kristallinem Silizium (c-Si)
• 2. Generation: PV-Module mit Dünnschichtzellen, z. B. aus amorphem Silizium (a-Si), Cadmiumtellurid (CdTe) oder Zellen, die Kupfer, Indium, Selen oder teilweise Gallium enthalten (CIS, CIGS)
• 3. Generation: Weitere Technologien wie organische PV-Module*

Durch das Recycling von einer Tonne PV-Module auf Siliziumbasis können rund 800 bis 1.200 kg CO₂äq eingespart werden. Dies wird hauptsächlich durch die Rückgewinnung der Glas- sowie der Aluminiumfraktion erreicht.* In der Praxis wird das Glas nach dem Recycling in der Herstellung von Isolier-/Akkustikdämmung, Glaswolle oder Schaumglas eingesetzt, da hier geringere Qualitätsstandards gefordert sind als in der Flach- und Behälterglasindustrie. Das entspricht einem Downcycling, obwohl ein hochwertiges Recycling für die Flach- und Behälterglasindustrie technisch möglich ist.* Aufgrund der aktuell noch geringen Mengen an PV-Modulen, die einem Recycling zugeführt werden, gestaltet sich die Umsetzung jedoch bisher unwirtschaftlich. Dies gilt auch für weitere Bestandteile der PV-Module wie u. a. Silizium, Indium, Gallium und Silber.*

Stand der Technik

Vor der stofflichen Verwertung werden die PV-Module nach Modultypen entsprechend der Kennzeichnung der PV-Module bzw. den Informationen der Datenblätter getrennt. Eine Sortierung nur nach optischen Merkmalen wird aufgrund von Fehleinschätzungen nicht empfohlen.*

Nach der Demontage des Rahmens (oder der Backrails), der Anschlussdosen und Kabel werden die PV-Module einer mechanischen Behandlung zugeführt. Siliziumbasierte Dickschicht- (c-Si) und teils auch Dünnschicht-Module (a-Si) können gemeinsam recycelt werden. Untersuchungen zeigten zudem, dass eine Separation von monokristallinen und polykristallinen PV-Modulen (1. Generation) das Recyclingergebnis nicht beeinflusst, jedoch das herstellerspezifische Produktdesign einen Einfluss aufweist.* Die mechanische Behandlung setzt sich dabei grundsätzlich aus der Konditionierung, der Klassifizierung und Sortierung zusammen (Abbildung 6).

Das Recycling von Dünnschicht-Modulen kann aufgrund der Kunststofflaminierung in grundsätzlich drei Schritten erfolgen:*

1. (Teilweise) Delaminierung von PV-Modulen durch physikalische Zerkleinerung (Schreddern, Fräsen), durch chemische oder thermische Zersetzung der Verkapselungsfolie oder durch Kaltvermahlung
2. Entfernung der Glasbeschichtung (Scherben oder intaktes Substrat) und Abtrennung der nichtmetallischen Fraktion (Verkapselungsfolie, Glas) von der metallischen Fraktion (Halbleiter, Metalle)
3. Gewinnung und Veredelung von Elementen

Weitere Verfahren sind in der Entwicklung. Es wird gefordert, dass das Recycling von PV-Modulen rechtlich an realistische, aber ambitionierte Recyclingquoten gebunden wird, um insbesondere für Glas, Aluminium und kritische Metalle wie Indium, Gallium etc. künftig qualitativ hochwertige, geschlossene Kreisläufe zu etablieren.*

Quelle:

https://www.ressource-deutschland.de/themen/kreislaufwirtschaft/innovative-recyclingtechnologien/pv-module/

abgerufen am 18.10.2023