Wissenschaftler der Universität Stuttgart wollen untersuchen, wie die in Photovoltaikmodulen enthaltenen Schadstoffe in die Umwelt gelangen. So suchen sie Wege, dies bei der Herstellung, beim Betrieb und bei der Entsorgung der Module zu verhindern.
Forscher der Universität Stuttgart beschäftigen sich mit dem Problem von Schadstoffen in Photovoltaikmodulen. Gemeinsam wollen die Wissenschaftler des Instituts für Photovoltaik und des Instituts für Siedlungswasserbau, Wassergüte und Abfallwirtschaft Wege finden, wie diese Schadstoffe bei der Entsorgung von Altmodulen nicht in die Umwelt gelangen. Die erste Aufgabe der Forscher besteht dabei darin, die Wege zu finden, auf denen die Gifte austreten.
Kaum Module ohne Schadstoffe
Bei ihrer Forschungsarbeit konzentrieren sich die Wissenschaftler nicht nur auf bestimmte Dünnschichttechnologie. Zwar besteht in den Cadmiumtelluridmodulen das Halbleitermaterial selbst aus Schadstoffen und auch in den CIGS-Modulen wird das schädliche Cadmiumsulfid oft als Pufferschicht verwendet. Doch auch die kristallinen Siliziummodule sind nicht frei von Schadstoffen. So werden in allen Modultechnologien Lötbändchen verwendet, die im Lötzinn das Schwermetall Blei enthalten. „Den Großteil an Lötbändchen verbrauchen die Module aus kristallinem Silizium durch die Zell-zu-Zell-Verbindungen“, erklären die Forscher. Auch in der Dünnschichttechnologie kommen die Lötbändchen zum Einsatz, um die Modulbox mit den Zellen zu verbinden. Weltweit verkaufen nur ganz wenige Firmen bleifreie Photovoltaikmodule. „Nur Module aus amorphem Silizium sind schadstofffrei, solange sie keine bleihaltigen Lötbändchen verwenden“, wissen die Stuttgarter Wissenschaftler. „Im Gegensatz zu sonstigen elektrischen oder elektronischen Produkten sind Cadmium und Blei ausgerechnet in Photovoltaikmodulen bisher innerhalb der Europäischen Union nicht verboten.“
Schwachstellen identifizieren
Diese Tatsachen haben die Wissenschaftler zu ihrem Forschungsprojekt animiert. Sie wollen die Schwachstellen in der Produktion und bei der Entsorgung von Modulen identifizieren, die dafür verantwortlich sind, dass die Giftstoffe in die Umwelt gelangen können. Ihr Ziel ist es, die Mechanismen der Schadstofffreisetzung so gut zu verstehen, dass das Austreten in Zukunft verhindert oder verlangsamt werden kann – zumindest, so lange Blei und Cadmium auch weiterhin eingesetzt werden.
Vorarbeiten bereits fertig
Es ist nicht das erste Mal, dass sich die Stuttgarter Forscher mit diesem Thema beschäftigen. Bereits in einer vorausgegangenen Worst-Case-Studie für das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg haben die beiden Institute gemeinsam gezeigt, dass die Schadstoffe austreten können, wenn die Module nicht mehr intakt sind und über die Defekte wässrige Lösungen in das Modul eindringen. Um das Auslaugen zu quantifizieren, untersuchen die Stuttgarter Modulstücke in wässrigen Lösungen mit unterschiedlichen pH-Werten, die unterschiedliche Umweltbedingungen simulieren. (su)