The ideal recyclable solar cell: Comment in Nature Reviews Chemistry

4. July 2025

Solar cells should be efficient, stable, and cost-effective. However, recycling is usually neglected. However, given the increasing number of discarded modules and limited raw materials, this is becoming an issue.

In their recently published commentary in Nature Reviews Chemistry, authors Dr. Ian Marius Peters and Prof. Christoph Brabec call for a radical redesign. They identify three central obstacles: strong material bonds, complex layer architectures, and chemical mixing make it difficult to recover valuable materials. Additionally, many design features that promote efficiency conflict with good recyclability.

The key finding is that there is no perfect material that meets all requirements simultaneously. Future solar cells must therefore be designed as a compromise between performance, durability, and recyclability. The development of new photovoltaic technologies offers an opportunity to consider recyclability from the beginning, promoting a sustainable, circular solar energy economy.

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.

Further information

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

Contact

Dr. Ian Marius Peters

Gruppenleiter "Hoch­durch­satz Cha­rakter­isierung und Modell­ierung für die PV"

    Building HIERN-Immerwahrstr /
    Room 2.3
    +49 9131-12538303
    E-Mail

    Prof. Christoph Brabec

    Director and Head of Research Department High Throughput Methods in Photovoltaics

      Building Helmholtz-Erlangen /
      Room 367
      +49 9131/85-25462
      E-Mail

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      Last Modified: 07.07.2025