Die ideale recycelbare Solarzelle: Kommentar in Nature Reviews Chemistry

4. Juli 2025

Solarzellen sollen effizient, stabil und kostengünstig sein– das Recycling wird meist vernachlässigt. Doch angesichts wachsender Mengen ausgedienter Module und knapper Rohstoffe wird das zum Problem.

In ihrem kürzlich in Nature Reviews Chemistry veröffentlichten Kommentar fordern die beiden Autoren Dr. Ian Marius Peters und Prof. Christoph Brabec ein radikales Umdenken im Design. Dabei identifizieren sie drei zentrale Hindernisse: starke Materialbindungen, komplexe Schichtarchitekturen und chemische Vermischungen erschweren die Rückgewinnung wertvoller Materialien. Gleichzeitig stehen viele Designmerkmale, die Effizienz fördern, im direkten Widerspruch zur guten Recycelbarkeit.

Die zentrale Erkenntnis: Es gibt kein perfektes Material, das alle Anforderungen gleichzeitig erfüllt. Künftige Solarzellen müssen daher als Kompromiss aus Leistung, Langlebigkeit und Recyclingfähigkeit gedacht werden. Die Entwicklung neuer Photovoltaik-Technologien bietet jetzt die Chance, Recycelbarkeit von Anfang an mitzudenken – für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in der Solarenergie.

Die ideale recycelbare Solarzelle: Kommentar in Nature Reviews Chemistry
Konzeptentwurf für eine wiederverwendbare Solarzelle: Die drei Ziele sind ein hoher Umwandlungswirkungsgrad η, niedrige Stromgestehungskosten (LCOE) und eine hohe Rezyklierbarkeit. Der Wirkungsgrad wird durch den Absorptionskoeffizienten α, die Ladungsträgerbeweglichkeit μ und die Ladungsträgerlebensdauer τ bestimmt. Die Stromgestehungskosten werden durch den Wirkungsgrad, die Degradationsrate D, die Herstellungskosten Cfab und die Betriebslebensdauer Tlife beeinflusst. Die Rezyklierbarkeit wird durch die Intra- und Inter-Schicht-Bindung, den Bindungskontrast und die Locked-in-Entropie bestimmt. Der rote Kreis stellt die Einschränkungen für den globalen Einsatz dar: Materialreichtum und Umweltfreundlichkeit. Gestrichelte Pfeile heben wichtige Konflikte zwischen Parametern hervor und veranschaulichen die Kompromisse, die bei der Entwicklung von Solarzellen zu berücksichtigen sind, die sowohl für Leistung als auch für Kreislauffähigkeit optimiert sind.

Originalbeitrag

Peters, I.M., Brabec, C.J. The ideal recyclable solar cell. Nat Rev Chem (2025). https://doi.org/10.1038/s41570-025-00728-0

Kontakt

Dr. Ian Marius Peters

Gruppenleiter "Hoch­durch­satz Cha­rakter­isierung und Modell­ierung für die PV"

    Gebäude HIERN-Immerwahrstr /
    Raum 2.3
    +49 9131-12538303
    E-Mail

    Prof. Christoph Brabec

    Director and Head of Research Department High Throughput Methods in Photovoltaics

      Gebäude Helmholtz-Erlangen /
      Raum 367
      +49 9131/85-25462
      E-Mail

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