Die Photovoltaik gilt seit jeher als grüne Alternative zu fossilen Energien. Doch bei genauerem Blick zeigt sich: Auch Solarenergie ist nicht vollkommen nachhaltig – insbesondere, wenn man Produktion, Materialeinsatz und Entsorgung der Module in den Blick nimmt. Genau an diesem Punkt setzt das Forschungsprojekt „E2 – E-Quadrat. Erneuerbare Energien aus Erneuerbaren Rohstoffen“ an, das vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP gemeinsam mit Partnern wie der NOVO-TECH GmbH durchgeführt wurde.
Rohstoffe im Wandel: Vom Problem zur Ressource
Die derzeit gängigen Solarmodule bestehen aus Glas, Metallen, Kunststoffen und Silizium – Materialien, die zwar leistungsfähig, aber häufig nicht oder nur schwer recycelbar sind. Besonders problematisch ist der Einsatz von bleihaltigen Loten und EVA-Folien auf Basis fossiler Rohstoffe. Die Recyclingquote für ausgediente PV-Module ist bislang gering, und viele Komponenten enden nach rund 20 bis 25 Jahren Betriebsdauer in der Verbrennung oder werden minderwertig „downgecycelt“.
Mit dem „Bio-Modul-Prototyp“, einem neu entwickelten 380-Watt-Modul, zeigt das Fraunhofer CSP, dass es auch anders geht: Nach dem Motto „Solarstrom aus nachhaltigen Materialien“ kommen hier innovative Komponenten zum Einsatz, die biologisch abbaubar, recycelbar oder aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt sind.
Die vier grünen Säulen des Bio-Moduls
Die Innovation steckt im Detail: Vier zentrale Materialänderungen zeichnen den neuen Modultyp aus:
- Holzbasierter Rahmen: Der Modulrahmen besteht zu großen Teilen aus Holzverbundwerkstoffen. Diese lassen sich nach der Nutzungsphase vollständig recyceln und wieder in die Produktion einspeisen – ein geschlossener Materialkreislauf wird Realität.
- Bleifreie Zellverbindungen: Statt der umweltkritischen bleihaltigen Lote nutzt das Modul einen leitfähigen Klebstoff auf Silberbasis zur Verbindung der Solarzellen. Weltweit liegt der Anteil solcher bleifreien Verbindungen bisher bei nur 3–4 % – hier besteht enormes Potenzial.
- Recycelte Rückseitenfolie: Die Rückseitenabdeckung enthält 30 % recyceltes PET – ein wichtiger Schritt zur Kreislaufwirtschaft auch im Bereich der Kunststoffkomponenten.
- Biobasierte EVA-Folie: Als Verkapselungsmaterial kommt eine EVA-Folie zum Einsatz, die zu 60 % aus „Zuckerrohr-Ethylen“ besteht – statt wie üblich aus fossilen Quellen. Damit werden fossile Ressourcen aktiv durch nachwachsende Alternativen ersetzt.
Belastbarkeit im Härtetest bewiesen
Kritiker mögen fragen: Hält so ein nachhaltiges Modul auch den Belastungen im Außeneinsatz stand? Die Antwort: Ja. Alle Komponenten durchliefen umfangreiche Belastungstests – von Feuchte- und Wärmeeinwirkungen bis hin zu Temperaturwechseln. Ergebnis: Die Bauteile erfüllen die aktuellen Normen für Photovoltaikmodule und können bedenkenlos eingesetzt werden.
Besonders bemerkenswert ist die Tatsache, dass durch die neuartigen Materialien nicht nur der ökologische Fußabdruck während der Produktion reduziert wird, sondern auch die Wiederverwertbarkeit am Ende der Nutzungsdauer massiv verbessert werden kann. Siliziumzellen bleiben der zentrale Energiewandler – doch alles, was nicht direkt zur Stromgewinnung dient, wird künftig nachhaltiger.
Wegbereiter für eine neue Generation von PV-Modulen
Die Projektergebnisse werden Ende September auf der EUPVSEC 2024 in Wien präsentiert – unter dem Titel: „Steps Towards a 100% Renewable Material Solar Module“. Projektleiter Ringo Köpge sieht darin einen Meilenstein für die Branche: „Unsere Entwicklungen zeigen, dass Biopolymere und Recyclingstoffe nicht nur ökologisch sinnvoll, sondern auch technisch voll konkurrenzfähig sind.“
Für die Solarbranche eröffnet sich damit eine doppelte Chance: Sie kann ihre eigene Klimabilanz weiter verbessern und gleichzeitig als Innovationstreiber im Bereich der Materialforschung wirken. Die Integration nachhaltiger Rohstoffe in Solarmodule ist kein ferner Traum – sie ist technisch möglich und marktreif.
Fazit: Nachhaltigkeit beginnt beim Material
Photovoltaik ist ein Schlüssel zur Energiewende. Doch echte Nachhaltigkeit bedeutet mehr als emissionsfreier Betrieb – sie beginnt bereits bei der Materialwahl. Mit Projekten wie E2 – E-Quadrat macht sich die Branche auf den Weg zu einer wirklich grünen Technologie, die nicht nur Strom aus Sonnenlicht gewinnt, sondern auch die Ressourcen der Erde schont.
