Solarzellen im Kreislauf
Recycelte Perowskit-Solarzelle zeigt den gleichen Wirkungsgrad wie die ursprüngliche Zelle.
Forschende der schwedischen Universität Linköping haben eine Methode entwickelt, mit der alle Teile einer Solarzelle ohne umweltschädliche Lösungsmittel recycelt werden können. Die aus den gewonnenen Substanzen hergestellte Solarzelle hat den gleichen Wirkungsgrad wie die ursprüngliche Zelle. Die Forschenden wählten dazu eine Solarzelle aus Perowskit und nutzten Wasser als wichtigstes Lösungsmittel.
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Auf Silizium basierende Solarzellen sind bereits länger als dreißig Jahre auf dem Markt. Die Silizium-Solarmodule der ersten Generation gelangen nun ans Ende ihres Lebenszyklus. „Derzeit gibt es keine effiziente Technologie, um den Abfall von Silizium-Module zu entsorgen. Deshalb landen alte Solarmodule auf der Mülldeponie. Riesige Berge von Elektronikschrott, mit denen man nichts anfangen kann“, sagt Xun Xiao von der Universität Linköping. „Wir müssen bei der Entwicklung neuer Solarzellentechnologien das Recycling berücksichtigen. Wenn wir nicht wissen, wie wir sie recyceln können, sollten wir sie vielleicht gar nicht erst auf den Markt bringen“, sagt sein Kollege Feng Gao.
Eine der vielversprechendsten Technologien für Solarzellen der nächsten Generation sind Perowskite. Sie sind nicht nur relativ preiswert und einfach herzustellen, sondern auch leicht, flexibel und transparent. Dank dieser Eigenschaften können Perowskit-Solarzellen auf vielen verschiedenen Oberflächen, sogar auf Fenstern, angebracht werden. Außerdem können sie bis zu 25 Prozent der Sonnenenergie in Strom umwandeln, was mit den heutigen Siliziumsolarzellen vergleichbar ist. „Es gibt viele Unternehmen, die jetzt Perowskit-Solarzellen auf den Markt bringen wollen, aber wir möchten eine weitere Mülldeponie vermeiden. In diesem Projekt haben wir eine Methode entwickelt, bei der alle Teile in einer neuen Perowskit-Solarzelle wiederverwendet werden können, ohne die Leistung der neuen Zelle zu beeinträchtigen“, sagt Niansheng Xu.
Da Perowskit-Solarzellen derzeit noch eine kürzere Lebensdauer haben als Silizium-Solarzellen, ist es wichtig, dass das Recycling von Perowskit-Solarzellen effizient und umweltfreundlich ist. Perowskit-Solarzellen enthalten auch eine geringe Menge an Blei, die für einen hohen Wirkungsgrad notwendig ist, was aber ebenfalls hohe Anforderungen an ein funktionierendes Recyclingverfahren stellt. Darüber hinaus gibt es in weiten Teilen der Welt gesetzliche Vorgaben für die Hersteller, die ausgedienten Solarzellen zu sammeln und nachhaltig zu recyceln.
Es gibt bereits Methoden zur Zerlegung von Perowskit-Solarzellen. Dabei wird meist Dimethylformamid verwendet, ein üblicher Bestandteil von Farblösungsmitteln. Diese Substanz ist giftig, umweltgefährdend und potenziell krebserregend. Die Forscher in Linköping haben nun eine Technologie entwickelt, bei der Wasser als Lösungsmittel für die Demontage der degradierten Perowskite verwendet werden kann. Zudem können hochwertige Perowskite aus der Wasserlösung recycelt werden. „Wir können alles recyceln – Deckgläser, Elektroden, Perowskit-Schichten und auch die Ladungstransportschicht“, sagt Xun Xiao.
Der nächste Schritt für die Forscher besteht darin, die Methode für den großtechnischen Einsatz in einem industriellen Prozess zu entwickeln. Langfristig glauben sie, dass Perowskit-Solarzellen eine wichtige Rolle bei der Energieversorgung spielen können, wenn die Infrastruktur und die Lieferketten in der Umgebung vorhanden sind.
U. Linköping / JOL
