Effizientes Recyclingverfahren für Perowskit-Solarzellen demonstriert

Erlangen, 2. Juli 2024 - In einer Studie des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg (HI ERN) wurde ein effizientes und umweltfreundliches Verfahren für das Recycling von Perowskit-Solarzellen entwickelt. Im dazu veröffentlichten Paper im Fachjournal Energy & Environmental Science wird eine Methode vorgestellt, mit der bis zu 99,97 Prozent der verwendeten Materialien einer Solarzelle zurückgewonnen und wiederverwendet werden konnten – bei vergleichbarem Wirkungsgrad, weniger Abfall und geringeren Kosten. Es ist das erste Mal, dass ein so hoher Wirkungsgrad beim Recycling von Perowskit-Solarzellen erreicht werden konnte.

Effizientes Recyclingverfahren für Perowskit-Solarzellen demonstriert
Die einzelnen Komponenten von Silizium-Photovoltaikmodulen zu trennen, ist sehr mühsam aufgrund des integrierten, also kaum trennbaren Aufbaus der Module, der jedoch eine lange Haltbarkeit der Module ermöglicht.
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Forschungszentrum Jülich/Sascha Kreklau

Dem Forschungsteam ist es mithilfe einer schichtweisen Lösungsmittelextraktion gelungen, die einzelnen Komponenten zurückzugewinnen, zu reinigen und neue Solarzellen daraus herzustellen. Die Methode könnte erstmals einen geschlossenen Recycling-Kreislauf von Solarmodulen ermöglichen, der Ressourcen schont und Abfälle reduziert.

Effizientes Recyclingverfahren für Perowskit-Solarzellen demonstriert
Vereinfachte Darstellung der entwickelten Recyclingmethode.
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Zhenni Wu/HI ERN

Dieser Ansatz stellt einen Vorteil von Perowskit-Solarzellen gegenüber handelsüblichen Silizium-Solarzellen dar. Die einzelnen Komponenten von Silizium-Photovoltaikmodulen zu trennen, ist sehr mühsam aufgrund des integrierten, also kaum trennbaren Aufbaus der Module, der jedoch eine lange Haltbarkeit der Module ermöglicht.

„Der wichtigste Aspekt dieser Arbeit ist ihre umfassende Bewertung. Sie geht über die bloße Entwicklung eines Recyclingkonzepts hinaus, indem sie dessen Wirksamkeit, wirtschaftliche Tragfähigkeit und Umweltauswirkungen gründlich untersucht“, sagt Zhenni Wu aus dem Leitungsteam der beteiligten Forscher:innen vom Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg.

Die Photovoltaik (PV) spielt bei der Energiewende eine entscheidende Rolle. Die Solarindustrie wächst kontinuierlich weiter: In den nächsten Jahrzehnten sollen enorme Kapazitäten zugebaut werden. PV-Module sind zwar für eine möglichst lange Haltbarkeit ausgelegt, jedoch landen sie bisher samt ihrer wertvollen Materialien am Ende ihres Lebens auf der Müllhalde. Dadurch geht nicht nur Material, sondern auch Potenzial für Einsparungen verloren. Technisch-wirtschaftliche Prognosen aus der Studie deuten darauf hin, dass das vorgeschlagene Recyclingverfahren Potenzial für erhebliche Kosteneinsparungen hat. Im Labor könnte das Recycling die Materialkosten um bis zu 64 Prozent senken, in der industriellen Fertigung um bis zu 61 Prozent.

Originalpublikation

Wu, Z., Sytnyk, M., Zhang, J., Babayeva, G., Kupfer, C., Hu, J., Arnold, S., Hauch, J., Brabec, C., & Peters, I. M. (2024).
Closing the loop: recycling of MAPbI_3 perovskite solar cells. Energy & Environmental Science, 17(12), 4248-4262.
https://doi.org/10.1039/D4EE01071J

Kontakt

Dr. Ian Marius Peters

Gruppenleiter "Hoch­durch­satz Cha­rakter­isierung und Modell­ierung für die PV"

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    Letzte Änderung: 02.07.2024