Bij een van de Fraunhofer-instituten in Duitsland hebben ingenieurs een proces bedacht om de zonnecellen van afgedankte zonnepanelen te recyclen. Het teruggewonnen silicium is weer te gebruiken in nieuwe panelen, die heel behoorlijk presteren.
Zie ze daar mooi liggen te glimmen op de daken: zonnepanelen, een wonder van techniek. Grotendeels gemaakt van gesmolten zand, en als er zonlicht op valt, wekt zo’n paneel elektriciteit op. Prachtig.
Alleen bereikt een zonnepaneel na een jaar of twintig, vijfentwintig het einde van zijn levensduur. Wat moet de eigenaar er op dat moment mee? Inleveren bij de milieustraat is een mogelijkheid, of bij een van de speciale initiatieven die het innemen en recyclen van zonnepanelen in goede banen proberen te leiden, zoals stichting Zonne-energie Recycling Nederland (ZRN) of PV Cycle.
Glas, aluminium en koper
Van zo’n paneel kan al een groot deel worden gerecycled. Voor het glas, het aluminium en het koper zijn prima nieuwe bestemmingen te vinden. Alleen voor het actieve deel zelf, de zonnecel van silicium (de diep donkerblauwe of zwarte vierkanten in het zonnepaneel), lukte dat nog niet.
Bij het Duitse Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hebben ingenieurs en chemici nu toch een manier bedacht om ook het silicium te kunnen terugwinnen (persbericht).
Brokjes
Het nieuwe proces gaat uit van de minuscule brokjes die overblijven bij het al bestaande recycling-proces van panelen, nadat eerst het glas en aluminium van het paneel is afgehaald. Een zonnepaneel bestaat grotendeels uit glas en aluminium (zie de figuur hiernaast).
Wat overblijft zijn brokjes silicium (tussen de 0,1 en 1 millimeter volgens Fraunhofer), waarop nog kleine hoeveelheden andere materialen zitten, zoals coatings en elektrische contacten. Omdat hier ook brokjes plastic en glas tussen zitten, gaat dit mengsel eerst door verschillende sorteerprocessen.
Chemische baden
Dan gaan de overblijvende brokjes, die hoofdzakelijk nog uit silicium bestaan, chemische baden in. Daar laten de zilveren contacten los, en de antireflectiecoatings die op veel zonnecellen zitten. Na het laatste etsbad blijft er schoon silicium over, dat weer te verwerken is tot een kristallijnen staaf, waar dunne plakjes vanaf kunnen worden gezaagd.
Kwaliteit iets lager
De kwaliteit van deze staaf silicium is iets lager dan wanneer die zou zijn gemaakt van maagdelijk siliciumoxide (ofwel zand). Her en der zitten kleine foutjes in het kristalrooster, waardoor invallend zonlicht niet overal in de zonnecel een gat-elektronpaar kan losmaken. Er gaat dus iets meer zonlicht onbenut dwars door de zonnecel heen.
De zonnecellen die de Fraunhofer-onderzoekers maakten van het gerecyclede silicium hebben dan ook een iets lagere efficiëntie (19,7 procent in de eerste proeven) dan wanneer ze vers silicium hadden gebruikt (22,2 procent).
Niet op de vuilnisbelt
Geen ramp, zegt Peter Dold projectmanager bij het Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics (CSP) in het persbericht. ‘Dit is lager dan het rendement van de huidige hoogwaardige PERC-zonnecellen, maar het is zeker hoger dan dat van de zonnecellen in de oude, afgedankte modules.’ En het is natuurlijk winst dat het silicium van de oude zonnecellen niet op de vuilnisbelt eindigt, maar weer in een nieuw zonnepaneel terechtkomt dat op ons dak duurzame stroom opwekt.
Economisch zinvol
Met het nieuwe proces zijn de zonnecellen van alle merken en fabrikanten te recyclen. ‘Als dit niet het geval was, dan zou het veel te veel werk worden voor recyclingbedrijven’, aldus Dold. ‘Het was belangrijk voor ons om een proces te bedenken dat op te schalen is, en dat economisch zinvol is. In het lab is er al veel mogelijk, maar ons proces moet zich in de praktijk bewijzen bij de recyclingbedrijven.’
Einde van de levensduur
Het is hoog tijd dat er een goede manier van recyclen komt, want de allervroegste zonnepanelen bereiken binnen een paar jaar het einde van hun levensduur. In Duitsland vond tussen 2009 en 2011 de eerste hausse aan zonnepanelen-aankopen plaats. Bij onze oosterburen verloopt het teruglevertarief voor zonnepanelen in het jaar 2029, dus het is te verwachten dat er dan een hoop zonnepanelen worden afgedankt, die moeten worden verwerkt.
Volgens Fraunhofer zijn er in heel Duitsland vijf miljoen ton aan zonnepanelen geïnstalleerd, bij particulieren en bij bedrijven. Daarin zit een geschatte 150.000 ton silicium; de moeite waard om een terugwinproces voor te bedenken dus. Of dat proces economisch ook uit kan, wordt nog verder onderzocht.
Openingsfoto Depositphotos. Overige foto’s Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.