Die Solarenergie boomt derzeit. Doch der Zubau an Photovoltaik-Modulen wird noch stärker Fahrt aufnehmen, um die Klimaziele zu erreichen. Die hierzulande aktuell installierte Leistung von rund 85.000 Megawatt (MW) muss dazu laut dem Thinktank Agora Energiewende auf 400.000 MW steigen, also fast verfünffacht werden. Das heißt: In Zukunft wird jedes zweite Hausdach mit Solarmodulen bestückt sein, hinzu kommen viele Sonnenstrom-Kraftwerke auf Freiflächen. Umso wichtiger ist es, dass die Module nicht nur dem Klima nutzen, sondern auch umweltfreundlich produziert und recycelt werden. Ein Fraunhofer-Team setzt hier nun Maßstäbe – mit dem Prototyp für ein „grünes“ Solarmodul.
Die heute üblicherweise verbauten Solarmodule bestehen aus Solarzellen auf Siliziumbasis sowie Glas, Metallen und Kunststoffen. Zwei Probleme müssen hier gelöst werden. Erstens ist die Gewinnung der eingesetzten Rohstoffe, insbesondere des Siliziums, oftmals umweltbelastend. Zweitens werden die einzelnen Komponenten nach Ende der Nutzungsdauer – meist 20 bis 25 Jahre – nur selten hochwertig recycelt. Ein Großteil der Komponenten wird aktuell entweder verbrannt oder zu minderwertigen Produkten verarbeitet – alles andere als eine Kreislaufwirtschaft.
Recycelbare Materialien
Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik mit Sitz in Halle (Saale) hat nun zusammen mit Partnern ein Solarmodul entwickelt, das hier große Fortschritte zeigt. Dabei werden die Komponenten, die nicht direkt zur Umwandlung von Licht in Strom benötigt werden, zu großen Teilen aus Materialien gefertigt, die aus nachwachsenden Rohstoffen stammen, biologisch abbaubar oder recyclebar sind. Der „Bio-Modul-Prototyp“ leistet bei voller Sonneneinstrahlung 380 Watt. Das Fraunhofer-Projekt, in dem es entwickelt wurde, trägt den Titel „E² – E-Quadrat. Erneuerbare Energien aus Erneuerbaren Rohstoffen“.
Bei dem neuen Modul gibt es vier Besonderheiten. So besteht sein Rahmen aus einem neuartigen Composit-Material mit einem hohen Holzanteil, das komplett recycelt und wieder in die Modulproduktion eingeschleust werden kann, ähnlich dem aktuell verwendetet Aluminium, aber mit besserer CO2-Bilanz. Zudem sind die Solarzellen des Moduls mit einem elektrisch leitenden Klebstoff verbunden und nicht, wie bisher meist üblich, mit bleihaltigen Loten. Die Rückseitenabdeckung des Moduls wiederum besteht aus einer Folie, die zu 30 Prozent aus recyceltem PET-Kunststoff besteht. Und für die transparente Folie, die als Verkapselungsmaterial für die Zellen dient, wurde zu 60 Prozent „biobasiertes“ Ethylen genutzt, das aus Zuckerrohr hergestellt wurde.
Schwierige Marktlage
Das Fraunhofer-Team hat die einzelnen Bauteile nach eigenen Angaben verschiedenen Tests unterzogen, um die Beständigkeit gegen Alterung, Wärme, Temperaturwechsel und Feuchtigkeit zu prüfen. „Es konnte gezeigt werden, dass jede Komponente, die verbaut wurde, die aktuellsten Modulstandards besteht“, teilte es mit. Das Projekt trage so dazu bei, dass der „CO2-Fußabdruck“ der Module verringert werden kann – durch Verwendung nachwachsender Rohstoffe sowie die Rückführung von energieintensiven Rohstoffen in die Neuproduktion.
Wie wichtig solche Neuerungen sind, macht die sich abzeichnende Zahl an ausgedienten Solaranlagen deutlich. Sie wächst hierzulande seit etwa 2020 sprunghaft, da die erste größere Welle von Modulen nach dem Start des Erneuerbare-Energien-Gesetzes anno 2000 installiert wurde. Laut Studien wird die Menge, die 2020 auf bis zu 100.000 Tonnen geschätzt wurde, bis 2030 auf eine Million Tonnen pro Jahr anwachsen, und für 2050 werden sogar 4,4 Millionen Tonnen erwartet. Leider hat sich aber noch kein hiesiger Hersteller für die Umstellung auf das „grüne“ Model erwärmt, wie Fraunhofer-Mitarbeiter Ringo Köpge sagte. „Die aktuelle Situation für Modulfertiger in Deutschland ist wenig rosig, aber wir arbeiten weiter daran, dass es klappt.“