Mit dem Eintritt der Photovoltaik-Industrie in eine Phase intensiven Ausscheidens von Altgeräten hat die Wertschöpfung aus alten Photovoltaik-Modulen zu einem zentralen Thema nachhaltiger Entwicklung geworden. Das bei der Rückgewinnung extrahierte Siliziumpulver verwandelt sich dank seiner vielfältigen Anwendungsbereiche erfolgreich von einem „industriellen Abfallstoff“ zu einem „Ressourcenschatz“. Dieses aufgereinigte Siliziumpulver löst nicht nur das umweltpolitische Problem alter Photovoltaik-Module, sondern zeigt auch in zahlreichen Bereichen einen einzigartigen Wert.
Im geschlossenen Kreislauf der Photovoltaik-Industriekette realisiert Siliziumpulver einen nachhaltigen Zyklus von „Ressource – Produkt – wiederverwendete Ressource“. Durch eine kombinierte Reinigung mit physikalischen und chemischen Methoden kann seine Reinheit auf den solartechnischen Standard von über 99,999 % angehoben werden. Dadurch ist es wiederverwendbar für die Herstellung von N-Typ-Siliziumingots, die für die Produktion hocheffizienter Zellen wie TOPCon-Zellen geeignet sind. Führende inländische Unternehmen haben bereits einen Einmischungsgrad von 15 % recyceltem Siliziumpulver in Photovoltaikzellen erreicht: Der Umwandlungseffizienzgrad liegt nur 0,3 Prozentpunkte unter dem von Primärsilizium, während die Kosten um 20 % reduziert werden – dies senkt effektiv die Abhängigkeit der Industrie von Primärquarz-Erzlagerstätten.
Im Bereich der Energiespeicherung hat Siliziumpulver sich zu einem Schlüsselrohstoff für die Modifizierung von geschmolzenen Salzen etabliert. Wird es zu Siliciumdioxidpulver verarbeitet und mit dem geschmolzenen Salz Hitec XL kombiniert, entsteht ein siliziumbasiertes Verbundschmelzsalz mit einem Schmelzpunkt von nur 138 °C. Dies erweitert den Betriebstemperaturbereich von Schmelzsalzen erheblich und verhindert das Einfrieren und Verstopfen von Rohrleitungen. Bei der Anwendung dieses modifizierten Schmelzsalzes in gekoppelten Systemen aus thermischer Energieerzeugung und Schmelzsalz-Speicherung lässt sich der thermoelektrische Umwandlungseffizienzgrad effektiv steigern, die Energieeinsparung und Kohlenstoffemissionsminderung in der thermischen Energieerzeugung fördern und die Heizkosten senken.
Im Bereich von Materialien für neue Energien gibt es ständige Durchbrüche bei der hochwertigen Nutzung von Siliziumpulver. Mit innovativen Technologien wie dem Joule-Wärmeschock kann Siliziumpulver in ein Array aus amorphen Silizium-Nanodrähten umgewandelt werden, das als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt wird. Seine anfängliche Coulomb-Effizienz beträgt bis zu 91,35 %, die Kapazitätserhaltungsrate liegt nach 200 Zyklen noch bei 95 % und die Volumenausdehnungsrate wird auf unter 10 % kontrolliert – diese Werte übertreffen deutlich die von traditionellen Siliziumanoden. Darüber hinaus kann Siliziumpulver auch als Rohstoff für Halbleiter-Einkristallsilizium und für die Herstellung von Schneidmaterialien für Photovoltaikzellen verwendet werden, wodurch die Grenzen der Ressourcennutzung weiter erweitert werden.
Die vielfältigen Anwendungen von Siliziumpulver, das aus alten Photovoltaik-Modulen recycelt wird, erschließen nicht nur den wirtschaftlichen Wert von Abfallressourcen, sondern senken auch die Kohlenstoffemissionen und die Umweltverschmutzung. Die Rückgewinnung von einer Tonne altem Siliziummaterial ermöglicht die Einsparung von 11.000 kWh Elektrizität und die Reduzierung von Kohlenstoffdioxid-Emissionen um 12 Tonnen. Dies liefert nicht nur einen nachhaltigen Impuls für die grüne Transformation der Photovoltaik-Industrie, sondern bietet auch einen praktikablen Weg für die Kreislaufwirtschaft von Ressourcen auf globaler Ebene.
