Perovskit-solceller anses vara en viktig framtidsteknik inom solenergi, och nu utvecklas en återvinningsmetod för dessa moduler redan i ett tidigt skede. Forskare vid ZSW samarbetar med industripartners för att skapa ett industriellt gångbart återvinningssystem för perovskit-solceller i fyra steg.
Det brittiska företaget Oxford PV levererade nyligen de första kommersiella perovskit-modulerna, vilket har ökat intresset för materialet inom solenergiindustrin. Perovskit är särskilt attraktivt då det kan kombineras med kisel i tandemmoduler för att öka verkningsgraden, samtidigt som det kan produceras till låga kostnader och i stor skala. Men med den snabba tillväxten av nya solcellsteknologier uppstår också behovet av att tidigt tänka på återvinningslösningar.
Framtiden för perovskit-teknologi och återvinning
Tyska Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) har därför inlett projektet PeroCycle, där forskarna redan nu vill undersöka hur perovskit-tunnfilmssolceller kan återvinnas när de når slutet av sin livslängd. Genom ett samarbete med Solaveni GmbH och Solar Materials GmbH utvecklas ett återvinningssystem i fyra steg som ska vara anpassat för industrin.
– Med de snabbt växande installationerna av solcellsmoduler måste återvinning alltid vara en del av processen, särskilt för nya teknologier som perovskit-solceller, säger ZSW:s forskare Cordula Wessendorf.
Återvinningsprocess i fyra steg
I första steget tillverkar forskarna vid ZSW minimoduler av perovskit som kapslas in. Nästa steg sker hos Solar Materials, där de inkapslade perovskitmodulerna separeras med hjälp av termomekaniska metoder. Målet är att effektivt separera glas-polymerföreningar från perovskit-absorbermaterialet utan att blanda materialen med varandra. Genom denna metod kan glaset återanvändas till exempelvis behållarglas, och perovskitmaterialet samlas in för vidare bearbetning.
Steg tre sker vid Solaveni, där forskarna arbetar med att utveckla och optimera själva återvinningsprocessen. De har för avsikt att använda kostnadseffektiva och miljövänliga lösningsmedel som är självutvecklade, vilket ska eliminera behovet av giftiga lösningsmedel. Genom att undvika extremt höga temperaturer kan energiåtgången minskas, och därmed också kostnader och miljöpåverkan.
Målet med återvinningsmetoden är att återvinna minst 90 procent av perovskitmaterialet med en renhet på 99 procent. Kombinationen av kemiska och fysikaliska metoder ska säkerställa att återvinningsprocessen är effektiv och ekonomiskt hållbar.
Från återvunnet material till nya solcellsmoduler
I fjärde och sista steget kommer forskarna vid ZSW att tillverka nya perovskit-moduler med hjälp av det återvunna absorbermaterialet och glaset som har återvunnits och belagts med genomskinliga kontakter. Målet är att uppnå minst 90 procent av verkningsgraden hos de nytillverkade referensproverna.
ZSW har redan lång erfarenhet av forskning på tunnfilmssolceller och material som perovskit, och de nya insatserna bygger vidare på tidigare projekt. Ett sådant projekt, RePotPV, genomfördes i samarbete med Fraunhofer IBP och resulterade i en rapport om återvinningsläget för solcellsmoduler i Tyskland. Med den snabbt ökande installationen av solcellsanläggningar blir det allt viktigare att utveckla effektiva återvinningssystem för att hantera moduler när de når slutet av sin livslängd.
– Eftersom Tyskland var ett av de första länderna som i stor skala installerade solcellsanläggningar, är det också här vi först möter utmaningen att utveckla och implementera återvinningsmetoder för solcellsmoduler, förklarar Wessendorf.
Återvinning viktigt för framtidens solcellsteknik
Med projektet PeroCycle tar ZSW och dess partners ett viktigt steg mot att skapa en cirkulär ekonomi för perovskit-solceller. Forskarna hoppas att deras arbete kommer att leda till en industrifärdig återvinningsprocess som kan implementeras tidigt i utvecklingen av denna nya solcellsteknik. Detta skulle inte bara minska miljöpåverkan utan också säkerställa att perovskit-teknologin kan utvecklas på ett hållbart sätt.
ZSW:s arbete är ett exempel på hur viktiga återvinningsfrågor blir när nya teknologier utvecklas. Genom att redan från början planera för hur material kan återvinnas kan solcellsindustrin skapa ett långsiktigt hållbart system som tar hänsyn till både ekonomiska och miljömässiga faktorer.
ZSW kommer att presentera de senaste framstegen inom solcellsåtervinning under en workshop i Stuttgart i oktober 2024.
Källa: Tyska, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)