Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel dieses Projekts war die Entwicklung eines umweltfreundlichen und wirtschaftlich sinnvollen Verfahrens zur Entlaminierung von Dickschicht-Solarmodulen zur Wiedergewinnung des intakten Solarglases und der Si-Zellen. Dazu wurde ein \u00f6kologisch-unbedenkliches und kosteng\u00fcnstiges vierstufiges Entlaminierungsverfahren entwickelt und \u00f6konomisch bewertet.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Experimente wurden parallel an der SRH und bei den Projektpartnern durchgef\u00fchrt. Das erste Unterziel bestand darin, die chemische Entlaminierung von Dickschichtmodulen mit \u00f6kologisch m\u00f6glichst unbedenklichen L\u00f6semitteln zu erreichen. Zudem sollte wenig zus\u00e4tzlicher Energieeintrag erfolgen. Dazu wurden verschiedene solcher L\u00f6semittel unter verschiedenen Versuchsbedingungen auf ihr Entlaminierungspotential getestet. Zus\u00e4tzlich wurden thermische Behandlungen durch konventionelle und mikrowellen-unterst\u00fctzte Pyrolyse angewendet. Schlie\u00dflich wurden verschiedene mechanische und maschinengest\u00fctzte Methoden zur Entlaminierung durchgef\u00fchrt.
\nDie Pyrolyse- und Verbrennungsversuche f\u00fchrten zwar zur Entlaminierung der PV Module, allerdings wurde in allen Experimenten hierzu das PV-Glas kontaminiert und\/oder zerbrochen. Letztendlich konnte durch eine Kombination aus zwei chemischen und zwei mechanischen Schritten eine effektive Entlaminierung erreicht werden. Zun\u00e4chst wird hierbei in einem 1. Schritt die R\u00fcckseite der Module einer mechanischen Vorbehandlung unterzogen, bei der die Oberfl\u00e4che der R\u00fcckseitenfolie nach einem bestimmten Muster gefr\u00e4st wird. Diese Vorbehandlung erm\u00f6glicht einen homogenen Angriff des L\u00f6sungsmittels im 2. Prozessschritt, um die EVA-Verkapselung bei Raumtemperatur anzul\u00f6sen. Dabei verbleiben die PV-Module f\u00fcr 3 Tage in einem Tauchbad. Nach Reinigung und Trocknung mit Isopropanol im 3. Schritt werden die Module mit einem Drahtschneider im 4. Schritt bei Raumtemperatur mechanisch komplett entlaminiert.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Der abschlie\u00dfend entwickelte ReGCell-Prozess enth\u00e4lt die vier oben beschriebenen Schritte. Am Ende wird die Solarglasscheibe intakt erhalten, ohne dass seine Qualit\u00e4t (z. B. Zusammensetzung und Transparenz) beeintr\u00e4chtigt wird. Das Silizium sowie die elektrischen Kontakte (vorwiegend Silber) verbleiben im EVA eingekapselt. Eine Recherche hat ergeben, dass dieses Nebenprodukt in der Pyrometallurgie f\u00fcr verschiedene Zwecke verwendet werden kann. In einer noch laufenden Studienarbeit werden au\u00dferdem zwei Methoden (thermisch und chemisch) getestet, aus diesem EVA\/Si\/Ag Laminat das Silizium und das Silber zur\u00fcckzugewinnen. Die Wiedergewinnung intakter Si-Zellen kann mit dem beschriebenen \u0084ReGCell-Verfahren\u0093 nicht erreicht werden, da die Zellen w\u00e4hrend der Entlaminierung durch ein Aufquellen des Laminats brechen. Aber zumindest reines gebrochenes Silizium und Silber sollte wiedergewinnbar sein.
\nIm Rahmen des Projekts wurde au\u00dferdem eine technisch-wirtschaftliche Bewertung vorgenommen, die auch eine Marktforschung und eine Materialflusskostenanalyse (MFCA) umfasste. F\u00fcr die wiedergewonnenen intakten Solarglasscheiben konnten keine Interessenten gefunden werden, aber Flachglasrecycler w\u00fcrden das Produkt abnehmen und in Form von Scherben in ihre Flachglasproduktion geben. F\u00fcr das Laminat mit Silizium und Silber hat uns ein Edelmetallrecycler zumindest einen Preis f\u00fcr das enthaltene Silber genannt. Die MFCA ergibt allerdings, dass bei diesen geringen Einnahmen das Verfahren keine Gewinne abwirft. Daher l\u00e4uft aktuell die oben angesprochene Studienarbeit zur Wiedergewinnung des Siliziums und des Silbers aus dem EVA-Laminat. Eine angepasste MFCA zeigt, dass durch den zus\u00e4tzlichen Verkauf von reinem Silizium und reinem Silber das Verfahren gewinnbringend durchgef\u00fchrt werden kann. Zus\u00e4tzlich laufen Gespr\u00e4che mit der Firma Meyer Burger GmbH, auch die Wiedergewinnung der Kunststoffe zu fokussieren. Hierzu planen wir ein zuk\u00fcnftiges gemeinsames Projekt mit verschiedenen Ans\u00e4tzen. Schon im abgeschlossenen Projekt konnten wir die Entfernung der R\u00fcckseitenfolie realisieren, haben diesen Schritt allerdings bisher nicht in den Gesamtprozess integriert. Neben dieser parallelen R\u00fcckgewinnung der R\u00fcckseitenfolie k\u00f6nnte ein weiterer Ansatz sein, mit geschredderten Modulen zu starten. Unsere Vorversuche zeigen, dass wir hieraus mit unserem chemischen Entlaminierensschritt reine Solarglasscherben erhalten w\u00fcrden. Diese Scherben k\u00f6nnten genauso an die Flachglasrecyclinger verkauft werden, es k\u00f6nnten aber die beiden mechanischen Schritte im bisherigen Prozess eingespart werden. Das genaue Konzept f\u00fcr das Anschlussprojekt wird gerade erarbeitet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse der Arbeit sind in zwei Vorlesungen der SRH Berlin University of Applied Sciences eingeflossen. Au\u00dferdem wurden sie im dortigen Colloqium sowie in dem des Fraunhofer IWKS vorgestellt. Dar\u00fcber hinaus wurde auf der von der DGM (Deutsche Gesellschaft f\u00fcr Materialkunde e. V.) organisierten Materials Week 2021 im Rahmen der Session \u0084Circular Materials\u0093 ein Poster mit den wichtigsten Ergebnissen des Projektes pr\u00e4sentiert. Eine weitere Pr\u00e4sentation ist auf der Berliner Recycling- und Sekund\u00e4rrohstoffkonferenz 2022 geplant.
\nDes Weiteren wird gerade eine Ver\u00f6ffentlichung zu den Projektergebnissen fertiggestellt. Diese soll bei der Zeitschrift \u0084Waste Management: International Journal of Integrated Waste Management, Science and Technology\u0093 bis zum Jahresende 2021 eingereicht werden.
\nIm Rahmen des Projektes wurde \u00fcber den Austausch mit verschiedenen deutschen Akteuren in der PV- und PV-Recycling-Industrie f\u00fcr die Bekanntheit des Verfahrens gesorgt. Dieses sind u. a. Dr. Wambach (Mitbegr\u00fcnder von PC Cycle und Organisator der 38. Europ\u00e4ischen Konferenz und Ausstellung f\u00fcr Photovoltaische Solarenergie), Herr Liebscher (Meyer Burger Industries GmbH), Dr. Palitzsch (LuxChemtech GmbH) und Herr Heitmann (Vertreter der Reiling GmbH & Co. KG).
\nAn der TH Aschaffenburg wurde im Rahmen des Projektes eine Bachelorarbeit durchgef\u00fchrt und an der SRH Berlin werden noch eine Master- und eine Studienarbeit abgeschlossen. Es sind zudem Anschlussprojekte in Planung.<\/p>\n
Au\u00dferdem ist die Ausgr\u00fcndung einer Firma f\u00fcr verschiedene Recyclingprozesse an der SRH Berlin in der konkreten Planung. Es ist angedacht, zuk\u00fcnftig das hier entwickelte bzw. abgewandelte ReGCell-Verfahren dort zu installieren. Daneben hat Hanwha Q Cells das Projekt begleitet und m\u00f6chte das Verfahren f\u00fcr die Analyse von Testmodulen nach Testmessungen einsetzen. <\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes wurde erfolgreich ein 4-Schritt-Verfahren zur Entlaminierung von Solarmodulen entwickelt. Dieses ReGCell-Verfahren basiert auf zwei mechanischen sowie zwei chemischen Schritten. Es ben\u00f6tigt \u00f6kologisch weitgehend unbedenkliche Chemikalien und wenig Energie, da ausschlie\u00dflich bei Raumtemperatur gearbeitet werden kann. Die beiden Produkte sind das intakte Flachglas und die in einem EVA-Laminat eingekapselten Siliziumzelle mit Leiterbahnen. Das Flachglas kann wiederverwendet oder wiederaufbereitet werden. Es erfolgt kein Down-Cycling des Glases zu qualitativ schlechterem Hohlglas oder zu Glaswolle, wie es bei den meisten anderen PV-Recyclingprozessen erfolgt. Die Firma Reiling hat nach Analyse des Produktglases ihr Interesse signalisiert, dieses in das Flachglasrecycling einzubringen und einen Abnahmepreis angegeben. Das zweite Produkt, n\u00e4mlich die noch eingekapselten Siliziumzellen mit Silber, k\u00f6nnen in die pyrometallurgische Aufbereitung gegeben werden. In einer laufenden Studienarbeit wird ein Verfahren entwickelt, das die Abtrennung des Silbers und des Siliziums zus\u00e4tzlich erm\u00f6glicht.
\nEine Marktrecherche und Materialflusskostenanalyse (MFCA) hat ergeben, dass die Umsetzung dieses Verfahrens ohne die gleichzeitige Wiedergewinnung des Siliziums und des Silbers nicht wirtschaftlich ist. Deshalb sollen in Nachfolgeprojekten mit deutschen Firmen gepr\u00fcft werden, wie die Installation eines abgewandelten ReGCell-Verfahrens in absehbarer Zukunft durchgef\u00fchrt werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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