Gegenstand des Forschungsvorhabens waren erste grundlegende Untersuchungen zum Entschichten von Gläsern aus Photovoltaikanwendungen mit dem Ziel, deren Eigenschaften beim laserinduzierten thermischen Abtrag nicht zu verschlechtern und eine Werkstoffkreislaufführung zu gewährleisten. Dazu wurden Entschichtungsstrategien entwickelt, die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Gläser analysiert, konzeptionelle Ansätze abgeleitet sowie technologische und ökonomische Möglichkeiten für eine Kreislaufführung von beschichteten Glaswerkstoffen herausgearbeitet.
In der Energiewende kommt der Photovoltaik eine bedeutende Rolle zu. Durch die Lebensdauer der PV-Module von 30 Jahren wird in den nächsten Jahren eine erheblich gesteigerte Menge an deinstallierten PV-Modulen vorliegen. Um diesen Abfallmengen und dem steigenden Bedarf an Rohstoffen durch das Re-Installationsvolumen gerecht zu werden, besteht Bedarf an Recyclingverfahren, die eine Wiederverwertung ermöglichen, um den Primärbedarf an hochwertigen Werkstoffen zu reduzieren. Recyclingverfahren werden daher wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll, wobei ein wertstofferhaltendes Recycling hochwertiger Materialien anzustreben ist.
rechts: Intensitätsprofil einer Linienoptik zur effizienten Glasentschichtung (Quelle: Hochschule Aschaffenburg, Fakultät Ingenieurwissenschaften Labor für Lasertechnik)
Die Hauptbestandteile von PV-Anlagen sind Glas, Metalle und Polymere, die zusammen mehr als 90 % des Wertstoffanteils ausmachen. Dabei ist besonders der Anteil hochwertigen Glases mit technologieabhängigen 74 % bis 95 % am höchsten, sodass hier von einer großen Hebelwirkung neuer Recyclingstrategien ausgegangen werden kann.
Im Kleinprojekt wurde eine Vorstudie zu einem laserunterstützten Recycling von Gläsern aus der Photovoltaik durchgeführt. Dabei wurden unterschiedliche Dünnschichtsysteme auf technischen Gläsern mit verschiedenen Laserstrahlquellen entfernt. Die untersuchten Schichtsysteme orientierten sich mit metallischen, transparent leitfähigen und halbleitenden Schichten an dem Einsatz in der PV. Darüber hinaus wurde die Delaminierung des Frontglases von Dickschichtsolarzellen untersucht.
Werkstofftechnische und optische Prüfungen der entschichteten Gläser zeigen, dass eine rückstandslose, glasschonende Entfernung der Schichtsysteme möglich ist, ohne die chemische Zusammensetzung und die Transmissionseigenschaften des Glases zu verändern. Strahlformungsoptiken steigern zudem Qualität und Effizienz für ein wirtschaftliches Abtragsverfahren.
