Materialpass Photovoltaik

Nachhaltigkeit in der PV – Warum es einen Materialpass braucht

Der Materialpass dient als zentrales Instrument für Transparenz, Produktsicherheit und die zukunftssichere Wiederverwertung von Materialien – insbesondere im Bereich der Photovoltaik (PV).

Solarenergie ist von Natur aus eine nachhaltige Form der Energiegewinnung. Dennoch oder gerade deswegen ist es nötig, den Einsatz der bei ihrer Erzeugung verwendeten Ressourcen und alle zugehörigen Prozesse im Sinne der Nachhaltigkeit ganzheitlich zu optimieren. Im Rahmen nationaler und internationaler Nachhaltigkeitsbemühungen erhöht sich der Druck auf Hersteller, Importeure und Anlagenbetreiber durch verschiedene Regularien.

Bemühungen der EU, eine nachhaltige und ressourcenschonende Wirtschaft zu fördern sind beispielsweise:

Abkürzung

Bedeutung

Beschreibung

ESPR

Ecodesign for Sustainable Products Regulation

Die ESPR zielt darauf ab, die ökologischen Auswirkungen von Produkten, einschließlich Photovoltaikmodulen, über ihren gesamten Lebenszyklus zu reduzieren. Sie legt spezifische Anforderungen an die Gestaltung, Produktion und den Vertrieb von Solartechnologien fest, um Ressourcenschonung, Recycling und die Verringerung des CO2-Fußabdrucks zu fördern. Der Digitale Produktpass soll als zentrales Element Informationen über Produkte bereitstellen, um Transparenz und nachhaltige Entscheidungen zu unterstützen.

WEEE

Waste Electrical and Electronic Equipment

Die WEEE-Richtlinie (2012) bzw. das Elektro- und Elektronikgerätegesetz regelt seit 2015 in Deutschland die Sammlung, Behandlung, Wiederverwertung und Entsorgung von Elektro- und Elektronikaltgeräten. Sie verpflichtet Hersteller zur Finanzierung der Entsorgung und zur Rücknahme von Altgeräten. Ziel ist es, die Umweltbelastung durch Elektronikschrott zu minimieren und die Wiederverwertung von wertvollen Materialien zu fördern. PV-Module werden dabei als Haushaltsgerät klassifiziert, somit sind Rücknahmepflichten sowie Finanzierung geregelt („PV Cycle“ wickelt Recycling ab).
REACH Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals REACH ist eine umfassende Chemikalienverordnung, die Unternehmen verpflichtet, Informationen über chemische Stoffe zu registrieren, zu bewerten und gegebenenfalls zu genehmigen. Ziel ist der Schutz von Gesundheit und Umwelt durch die Sicherstellung, dass chemische Stoffe sicher verwendet werden. Zudem sollen gefährliche Substanzen eingeschränkt oder ersetzt werden. Reach stellt hohe Ansprüche an die Deklaration und Nachverfolgbarkeit von Schadstoffen – nicht nur bei der Produktzulassung, sondern auch während der Nutzungsphase und im späteren Recyclingprozess. Von Bedeutung für die PV sind z.B. PFAS bei einigen Backsheets, Pb aus Loten oder Sb in Glas.
CRM Critical Raw Material Die CRM-Strategie der EU identifiziert Materialien, die für die Solarindustrie von strategischer Bedeutung sind, wie Silizium, Indium oder Silber. Diese Strategie zielt darauf ab, die Abhängigkeit von diesen Rohstoffen zu verringern, indemRecycling und nachhaltige Beschaffungspraktiken gefördert werden. Zudem wird die Entwicklung alternativer Materialien unterstützt, um die Versorgungssicherheit für die Photovoltaikindustrie zu gewährleisten.

 

Auch weitere Regulierungsinstrumente wie der Regulierungsvorschlag zum Energy Label für PV-Module (EU-Richtlinie 92/75/EG), die Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EG und die in 2021 in Kraft getretene Verordnung (EU) 2019/2021 über Ökodesignanforderungen für energieverbrauchsrelevante Produkte) werden für Photovoltaikmodule zunehmend relevanter. Sie beinhalten u.a. verbindliche Mindestanforderungen für Energieertrag, Zuverlässigkeit, Recyclingfähigkeit und CO-Fußabdruck. Herausforderungen sind hierbei beispielsweise, dass es noch keine international einheitliche Datenerfassungs- und Berechnungsmethodik für den CO2-Fußabdruck gibt und es entsprechend teilweise an Datenverfügbarkeit sowie auch -transparenz fehlt.

Qualitätsnachweis, Sicherheit und Recyclebarkeit – Was ein Materialpass leisten muss

Eine wichtige Datenbasis für zukünftige digitale Produktpässe von PV-Modulen und -Systemkomponenten ist daher der (digitale) Materialpass. Dabei enthält der Materialpass einerseits unabhängig und zuverlässig erhobene Materialdaten und andererseits die zugehörige Bewertung selbiger. Neben der Überprüfung der BOM (bill of materials) von Produktdatenblättern können somit zusätzliche Aussagen zum Zustand der Materialien (z.B. Vernetzungsgrad von Einkapselungspolymeren) und mögliche Auswirkungen abgeleitet werden. Damit liefert der PV-Materialpass für die verschiedenen Akteure entlang der Wertschöpfungskette wichtige Informationen zur Qualitätsprüfung, dient als Entscheidungshilfe und kann für ökonomische und sichere Prozesse beim Recycling eingesetzt werden.

Transparenz schafft Vertrauen und Zukunftsfähigkeit

Ein gut dokumentierter Materialpass ist weit mehr als eine regulatorische Pflicht – er ist ein Schlüssel zu sicherem Produktsdesign, verlässlichem Qualitätsnachweis und effizientem Recycling.  

Der Materialpass – unser Serviceangebot

  • Datenerhebung auf Modulebene (Modullabel, Moduldatenblatt von Herstellern / Datenbanken)
  • Möglichkeiten der materialbezogenen Datenerhebung (zerstörungsfreie und invasive Messverfahren auf Modulebene und an präparierten Modulfragmenten (sowohl an ganzem Schichtstapel als auch an separierten Materialfragmenten – Glas, Polymere, Zelle)
  • Möglichkeiten der Erhebung elektrischer Kenndaten und von Zuverlässigkeitsdaten (EL, PL, Flasher, beschleunigte Alterungstests (DH, UV, PID u.a.)
  • Bei Verfügbarkeit von Ertragsdaten, Vergleich zu Zuverlässigkeitsdaten und Ertragsprognosedaten
  • Möglichkeiten der gezielten Material- und Performance-Testung zur Datenerhebung von definierten BOM-Kombinationen (BOM-Tester)

Anwendungsbeispiele

Beispielergebnisse aus dem EU-Projekt RETRIEVE.

EU-Projekt Retrieve

Für das Recycling sind Informationen zu Materialzusammensetzung von PV-Modulen von großer Bedeutung, da neben Wertstoffen bzw. CRM (wie z.B. Silber) auch bestimmte kritische Materialien (wie z.B. Blei aus Metallisierung & Kontakten oder PFAS aus Backsheets) Einfluss auf die wirtschaftliche Verwertbarkeit der verschiedenen Materialfraktionen haben

Im EU Projekt RETRIEVE haben wir verschiedene Materialfraktionen (Zellbruch, Glas, Polymere) detailliert analysiert und charakterisiert. Das Vorhandensein von PV-Materialpässen im Vorhinein würde die Verwertung effizienter und zielgerichteter gestalten, da sich beispielsweise sinnvolle Optionen zur Prozessoptimierung und/oder Vorsortierung für die Recycler ergeben könnten.

Im EU Projekt RETRIEVE haben wir Individuelle Methoden zur Bestimmung von Mischungs-Verhältnissen und/oder der chemischen Zusammensetzung (z.B. Ag-Gehalt in Zellfraktion oder Sb-Gehalt in Glas) entwickelt, die auch bei der Erstellung von Daten für einen individuellen Materialpass angewendet werden können.

R. Heidrich et al., Thermal Determination of the Ethylene Vinyl Acetate Copolymer (EVA) and Polyethylene Terephthalate (PET) Ratio in PV Module Waste, IEE Conference, 2025

 

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