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Photovoltaik (PV) ist ein wesentlicher Bestandteil zur Erreichung der Energiewende in Deutschland, was sich in dem hohen Umfang der jährlich neu installierten PV-Leistung widerspiegelt. Aufgrund der begrenzten Lebensdauer ist diese Entwicklung mit einem entsprechend hohen PV-Abfallaufkommen in der Zukunft verbunden. Um hierfür ein effektives Recyclingsystem aufzubauen, sind Informationen über die zeitliche Verteilung, den Umfang und die Materialzusammensetzung des Abfallaufkommens nötig. Mit Hilfe einer Materialflussanalyse in Verbindung mit einer Lebensdauerberechnung werden diese Informationen für Deutschland in dem Zeitraum zwischen 2000 und 2050 ermittelt. Ebenso relevant für die Verwertung der PV-Module sind die vorhandenen Recyclingtechnologien und deren technische Reifegrade, welche mittels der Technology Readiness Level Methodik bestimmt werden.

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Textprobe:
Kapitel 2.2.2, Erhalt wertvoller und seltener Rohstoffe:
Bei allen PV-Modultypen machen die Trägerschichten aus Glas oder Eisen, die Frontglasschicht und der Aluminiumrahmen, sofern Bestandteil des Moduls, den größten Massenanteil aus und stellen somit auch einen signifikanten Materialwert dar. Goe und Gasutad (2014) gehen hier von einem Anteil von ca. 40% - 60% des Primärmaterialwertes je nach Modultyp aus. Zudem sind für diese Materialien bereits ausgereifte Recyclingtechnologien vorhanden, sodass die Verwertung dieser Komponenten besonders sinnvoll ist. Aber auch die quantitativ weitaus geringer vertretenen Rohstoffe können einen ökonomisch signifikanten Wert besitzen. Diese Rohstoffe gilt es aufgrund ihres limitierten Vorkommens in der Erdkruste zu erhalten, um das Wachstum der auf diese Rohstoffe angewiesenen PV-Branche nicht zu gefährden und weiteren Preisanstiegen entgegenzuwirken.
Bei c-Si-Solarzellen stellen die Wafer, Kupfer und Silber wertvolle Rohstoffe dar. Zwar ist Silizium als zweithäufigstes Element der Erdkruste in keiner Weise ein seltener Rohstoffe, jedoch ist die Herstellung von hochreinem Silizium (99,999% Reinheit) mittels Siemensverfahren sehr energieintensiv (115 kWh/kg solar grade Silizium) und somit für 75% des Energiebedarfs der gesamten Modulherstellung verantwortlich (Zuser und Rechberger, 2011; Fu et al., 2014; Goe und Gaustad, 2014). Zudem müsste laut Zuser und Rechberger (2011) die Produktion von Solarsilizium in den nächsten 30 Jahren um das 10-15 fache gesteigert werden, um den Bedarf für PV-Module zu decken. Die Wiederverwendung des hochreinen Siliziums kann also dazu beitragen das Wachstum der PV-Branche zu unterstützen und die Kosten bei der Produktion zu senken. So kann im Jahr 2040 der kumulierte Siliziumbedarf durch Recycling um bis zu 21% gesenkt werden (Zuser und Rechberger, 2011). Neben Silizium stellt vor allem Silber als Bestandteil der Kontakte in kristallinen, aber auch teilweise in amorphen Siliziumsolarzellen eine wertvolle Ressource dar und ist ein wesentlicher Kostentreiber bei der Zellproduktion (Grandell und Thorenz, 2014). Recycling von Silber ist neben dem ökonomischen Nutzen auch notwendig, um Engpässe in der Versorgung zu verhindern. So überstieg der Silberbedarf die Produktion im letzten Jahrzehnt um 20%-30% und konnte nur durch Recycling gedeckt werden (ebd.).

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Tim Stolle, M.Sc., wurde 1987 in Berlin geboren. Sein Studium des Wirtschaftsingenieurwesens an der Technischen Universität Berlin sowie an der Ramon-Llull-Universität in Barcelona schloss er im Jahr 2015 ab. Der Autor spezialisierte sich im Bereich des Energie- und Ressourcenmanagements. Besonderen Raum nahmen dabei Themen rund um den Einsatz erneuerbarer Energien sowie der Kreislauf- und Abfallwirtschaft ein. Während seiner Tätigkeit als studentischer Mitarbeiter wirkte Tim Stolle zudem an verschiedenen wissenschaftlichen Veröffentlichungen mit.

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