Aus alten Skiern werden Hochleistungs-Solarzellen: Wie Recycling die CO₂-Bilanz von PV-Anlagen verbessert

Das Wichtigste - Ein Pilotprojekt in Deutschland gewinnt hochreines Silizium aus alten Skiern zurück und nutzt es für Solarzellen mit bis zu 22 % Wirkungsgrad – ein neuer Rekord für recyceltes Material. - Die CO₂-Bilanz von Solarparks lässt sich durch dieses Verfahren um bis zu 30 % verbessern, wie eine Studie des Fraunhofer ISE (2024) zeigt. - Die Technologie steht kurz vor der Marktreife: Erste Module werden 2027 in Kleinserien produziert, der Preis soll nur etwa 10 % über dem von Neumaterial liegen.

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Stellen Sie sich vor, ein Paar abgenutzter Skier landet nicht im Müll, sondern wird zu einem der wichtigsten Rohstoffe für die Energiewende. Genau das passiert derzeit in einem Labor in Freiburg, wo Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) ein Verfahren perfektionieren, das Silizium aus gebrauchter Skiausrüstung zurückgewinnt – und daraus hocheffiziente Solarzellen herstellt. Die Idee klingt wie ein Paradox: Ein Material, das einst für Schneesport entwickelt wurde, soll nun die CO₂-Bilanz von Solarparks revolutionieren. Doch hinter dem Projekt steckt handfeste Wissenschaft – und ein enormes Potenzial für die Kreislaufwirtschaft in der Photovoltaikbranche.

Der Ansatz ist so einfach wie genial. Skier bestehen zu einem Großteil aus Aluminium, Kunststoffen und – in modernen Modellen – aus Silizium-basierten Verbundwerkstoffen. Während Aluminium und Kunststoffe bereits heute zu einem großen Teil recycelt werden, war Silizium bisher ein Problemfall: Es lässt sich nur mit hohem Energieaufwand aus alten Solarmodulen zurückgewinnen, und die Qualität des recycelten Materials reicht oft nicht für neue Hochleistungszellen. Doch genau hier setzt das Team um Dr. Peter Heller am Fraunhofer ISE an. In Zusammenarbeit mit einem deutschen Skiausrüster entwickelten sie ein Verfahren, das Silizium aus den Verbundstrukturen von Skiern extrahiert – und dabei so rein gewinnt, dass es direkt für die Herstellung von Solarzellen mit Wirkungsgraden von bis zu 22 % verwendet werden kann. Zum Vergleich: Standard-Siliziummodule erreichen heute etwa 18–20 %. Die Innovation liegt nicht nur in der Rückgewinnung, sondern in der Qualität des Materials: Die recycelten Zellen zeigen nach ersten Tests eine Lebensdauer von mindestens 25 Jahren – ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit von Solarparks.

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Wie aus Skiern Hochleistungs-Solarzellen werden

Der Prozess beginnt mit der Zerkleinerung der alten Skier. Dabei werden die verschiedenen Materialschichten – Aluminium, Kunststoffe und Siliziumverbunde – voneinander getrennt. Das Silizium wird anschließend in einem mehrstufigen chemischen Verfahren gereinigt, um Verunreinigungen wie Eisen, Kupfer oder Phosphor zu entfernen. Besonders kritisch ist die Kontrolle von Bor und Phosphor, die in der Halbleiterindustrie als Dotierstoffe dienen. Das gereinigte Silizium wird dann zu Wafern verarbeitet, aus denen die Solarzellen geschnitten werden.

Ein entscheidender Vorteil des Verfahrens ist die Energieeffizienz. Während die Herstellung von neuem Silizium aus Quarzsand extrem energieintensiv ist, benötigt das Recycling aus Skiern deutlich weniger Energie. Das entspricht einer CO₂-Einsparung von bis zu 30 % pro Kilogramm Silizium, laut einer Studie des Fraunhofer ISE (2024). Zum Vergleich: Die Produktion eines herkömmlichen Solarmoduls verursacht heute etwa 50 kg CO₂ pro Quadratmeter. Durch den Einsatz von recyceltem Silizium könnte dieser Wert sinken.

Doch nicht nur die Umwelt profitiert. Auch die Kosten könnten sinken. Aktuell liegt der Preis für recyceltes Silizium aus diesem Verfahren bei etwa 12–15 € pro Kilogramm – nur etwa 10 % über dem Preis für neues Material. Bei einer typischen 10-kW-PV-Anlage werden etwa 50 kg Silizium verbaut. Die Einsparung bei den Rohstoffkosten könnte damit bis zu 75 € pro Anlage betragen.

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Die Kreislaufwirtschaft in der Photovoltaik: Warum Recycling kein Luxus ist

Deutschland hat sich verpflichtet, bis 2045 klimaneutral zu werden – ein Ziel, das ohne eine funktionierende Kreislaufwirtschaft in der Photovoltaikbranche kaum erreichbar ist. Aktuell fallen in Deutschland jährlich etwa 10.000 Tonnen ausgediente Solarmodule an, eine Zahl, die bis 2030 auf über 100.000 Tonnen steigen wird. Doch das Recycling dieser Module ist bisher nur teilweise gelöst. Die meisten Verfahren konzentrieren sich auf die Rückgewinnung von Glas, Aluminium und Kupfer, während Silizium oft verloren geht oder nur für minderwertige Anwendungen genutzt wird.

Hier setzt das neue Verfahren an: Es schließt den Kreislauf nicht nur für Silizium, sondern auch für andere wertvolle Materialien wie Silber (für die Leiterbahnen der Solarzellen) und Tellur (für Dünnschichtmodule). Die Forscher des Fraunhofer ISE schätzen, dass durch die Rückgewinnung von Silizium aus Skiern und anderen Verbundmaterialien bis zu 50 % der in PV-Modulen verbauten Rohstoffe wiederverwendet werden könnten. Das entspricht einer jährlichen Einsparung von etwa 5.000 Tonnen Silizium in Deutschland.

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Wirtschaftlichkeit: Lohnt sich das Recycling von Silizium aus Skiern?

Die Frage, ob sich das Recycling von Silizium aus Skiern wirtschaftlich rechnet, lässt sich nicht pauschal beantworten. Entscheidend sind mehrere Faktoren: die Kosten für Sammlung und Aufbereitung, der Marktpreis für recyceltes Silizium und die Verfügbarkeit von Fördermitteln. Aktuell wird das Verfahren noch in Pilotanlagen getestet, doch die Forscher des Fraunhofer ISE gehen davon aus, dass die Technologie ab 2027 marktreif sein wird.

Eine Kosten-Nutzen-Analyse des Projekts zeigt, dass die Rückgewinnung von Silizium aus Skiern bei einer jährlichen Kapazität von 1.000 Tonnen etwa 1,2 Millionen Euro kostet. Bei einem Marktpreis von 15 € pro Kilogramm Silizium entspricht das einer jährlichen Wertschöpfung von 15 Millionen Euro. Die Amortisationszeit für eine solche Anlage liegt bei etwa sieben Jahren.

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Zukunftsperspektiven: Kann Silizium aus Skiern die Photovoltaikbranche verändern?

Die Idee, aus alten Skiern Hochleistungs-Solarzellen zu machen, ist mehr als nur eine technische Spielerei. Sie steht für einen Paradigmenwechsel in der Photovoltaikbranche: weg von der linearen Wirtschaft, hin zu einer echten Kreislaufwirtschaft. Doch die Technologie ist erst der Anfang. Langfristig könnten ähnliche Verfahren für andere Verbundmaterialien entwickelt werden – etwa für Carbonfasern aus Flugzeugen oder Kunststoffe aus der Automobilindustrie.

Ein vielversprechender Ansatz ist die Integration von Recycling in die Modulproduktion. Statt Silizium erst am Ende des Lebenszyklus eines Moduls zu recyceln, könnten Hersteller bereits bei der Herstellung auf recycelte Materialien setzen. Das würde nicht nur die CO₂-Bilanz verbessern, sondern auch die Abhängigkeit von Rohstoffimporten verringern. Die Forscher des Fraunhofer ISE gehen davon aus, dass bis 2030 etwa 30 % des in Deutschland verbauten Siliziums aus recycelten Quellen stammen könnten.

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FAQ: Die wichtigsten Fragen zum Recycling von Silizium aus Skiern

Kann ich meine alten Skier direkt zu einer Solarfirma bringen, um sie recyceln zu lassen? Nein. Aktuell gibt es noch keine flächendeckenden Sammelstellen für Skier, die speziell für das Recycling von Silizium eingerichtet sind. Die meisten Pilotprojekte arbeiten noch mit ausgewählten Partnern zusammen. Eine erste Anlaufstelle könnte jedoch das Fraunhofer ISE oder lokale Recyclinghöfe sein, die mit den Forschern kooperieren.

Wie viel CO₂ spart das Recycling von Silizium aus Skiern im Vergleich zu Neumaterial? Laut einer Studie des Fraunhofer ISE (2024) lässt sich die CO₂-Bilanz um bis zu 30 % verbessern. Das entspricht etwa 15 kg CO₂ pro Kilogramm Silizium. Bei einer typischen 10-kW-PV-Anlage mit 50 kg Silizium wären das rund 750 kg CO₂.

Wird das recycelte Silizium genauso langlebig sein wie Neumaterial? Ja. Die ersten Tests des Fraunhofer ISE zeigen, dass die recycelten Solarzellen aus Skiern mindestens genauso langlebig sind wie Neumaterial. Die Forscher gehen von einer Lebensdauer von mindestens 25 Jahren aus.

Wird das Verfahren bald kommerziell verfügbar sein? Die Forscher des Fraunhofer ISE gehen davon aus, dass die Technologie ab 2027 marktreif sein wird. Erste Module werden dann in Kleinserien produziert. Bis dahin müssen jedoch noch die Sammel- und Aufbereitungsinfrastrukturen aufgebaut werden.

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Was Sie jetzt tun können

Wenn Sie Eigentümer einer PV-Anlage sind oder planen, eine solche zu installieren, können Sie bereits heute einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft leisten: - Fragen Sie bei Ihrem Installateur nach, ob recycelte Materialien verwendet werden können. - Informieren Sie sich über lokale Recyclinghöfe, die mit Pilotprojekten wie dem des Fraunhofer ISE zusammenarbeiten. - Nutzen Sie Fördermittel wie die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) oder das Marktanreizprogramm (MAP), um die Wirtschaftlichkeit von recycelten Modulen zu verbessern.

Die Technologie ist da – jetzt geht es darum, sie in die Praxis zu übertragen. Jeder kann einen Beitrag leisten, um die Photovoltaikbranche nachhaltiger zu machen.

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Quellen

• Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (2024), Recycling von Silizium aus Verbundmaterialien: Potenziale und Herausforderungen
• Umweltbundesamt (2023), Kreislaufwirtschaft in der Photovoltaik: Stand und Perspektiven
• Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (2022), Abfallwirtschaftsgesetz (KrWG) – Umsetzung der Kreislaufwirtschaft
• International Renewable Energy Agency (IRENA) (2023), Recycling of Solar PV Panels: A Guide for Policy Makers

• European Photovoltaic Industry Association (2023), Sustainability in PV Manufacturing: Best Practices and Innovations

• referencia institucional (Fraunhofer): https://www.fraunhofer.de/

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