Secondary resource potential and design-for-recycling of silicon- and chalcogenide-based photovoltaic panels

Die Anzahl der installierten Photovoltaikanlagen steigt weltweit an. Gleichzeitig ist ein Ausbau von selbiger geplant. Die damit einhergehenden wachsenden Abfallmengen stellen ernste Umweltrisiken für die Zukunft dar.Photovoltaikmodule (PV-Module) enthalten viele Wertstoffe, unter anderem auch kritische Rohstoffe mit hohem Versorgungsrisiko für die EU. Zurzeit ist Recycling die umweltfreundlichste Lösung von allen zur Verfügung stehenden Maßnahmen für die ausgedienten PV-Module. Derzeit ist die Recyclingquote weltweit jedoch noch sehr gering.Große PV-Abfallmengen sind ab dem Jahr 2030 zu erwarten. Aufgrund der derzeit geringen Abfallmengen ist die stoffliche Verwertung noch nicht vollends ausgereift und wird noch nicht ausreichend umgesetzt. Infolgedessen werden PV-Module in manchen Ländern deponiert.Für diese Masterarbeit wurde eine umfassende Literaturrecherche durchgeführt, unterstützt von Experteninterviews, um den aktuellen Stand der Technik im Recycling und Design-for-Recycling-Konzepten von kristallinen Silizium- und Dünnschicht-PV-Modulen zusammenfassend darzustellen. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf Verfahrenstechniken, mit denen diese PV-Modultypen für das Recycling aufbereitet werden können. Die Technologien, die sich derzeit noch in der Entwicklungsphase befinden, werden ebenfalls bedacht. Design-for-Recycling-Konzepte werden zusätzlich von bestehenden Modultechnologien abgeleitet.Die Entsorgung von ausgedienten PV-Modulen besteht aus mehreren Schritten: Demontage, Sammlung, Vorbehandlung und Nachbehandlung. Die kommerziell eingesetzten Vorbehandlungstechnologien führen nicht alle technisch möglichen Materialien zurück oder führen zu einer niedrigeren Qualität der Rezyklate als es möglich wäre. Es wird an Alternativen weitergeforscht.Das Recycling der untersuchten PV-Module wird aufgrund der eingesetzten Verbundwerkstoffe und der nötigen Delaminierung der Materialverbunde erschwert. Eine mögliche Verbesserung zur Wiederverwertbarkeit bei den untersuchten PV-Modulen ist die Substitution der Verbundwerkstoffe und der Lamination. Im Zuge dieser Studie wurden nur wenige zusätzliche Design-for-Recycling-Konzepte gefunden.