AiF-FV-Nummer 24505

Mikrowellenplasmaprozess und laserbasierte additive Fertigung zur kreislaufwirtschaftlichen Komponentenherstellung aus End-of-Use-PV-Silizium

Status & Laufzeit

Laufend: 01.11.2025 bis 31.10.2027

Forschungsstellen

  • Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
    Bliersheimer Str. 58 - 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

  • Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V.
    Helmholtzstraße 20, 01069 Dresden
    http://www.ifw-dresden.de

  • Universität Duisburg-Essen Institut für Energie- und Material-Prozesse Angewandte Quantenmaterialien
    Carl-Benz-Straße 199, 47057 Duisburg
    http://www.uni-due.de/empi-aqm

Zusammenfassung

Silizium als Rohstoff ist für viele Anwendungen unverzichtbar. Deutschland ist in hohem Maß auf Siliziumimporte (je nach Anwendung aus Europa, Brasilien oder China) angewiesen. Darüber hinaus findet sich Silizium (Si) auf der Liste der kritischen Rohstoffe der EU-Kommission. Die Rückgewinnung von Silizium aus End-of-Use-Photovoltaik(EoU-PV)-Modulen durch intelligente Kreislaufwirtschaft bietet einen Lösungsansatz, um den Rohstoff Si effizienter zu nutzen und die technologischen-ökologischen Herausforderungen der Zukunft zu meistern. Dies ermöglicht insbesondere auch KMU unabhängiger von internationalen Lieferketten zu werden. Der verantwortungsvolle Umgang mit Ressourcen macht KMU langfristig zu attraktiven Geschäftspartnern. Ziel ist es, hochwertiges Si aus recyceltem PV-Abfallmaterial mit dem Mikrowellen-Plasmareaktor im vorindustriellen Maßstab herzustellen und die Weiterverarbeitung mit modernen Laserstrahlverfahren zu optimieren. Für den zirkulären Materialeinsatz wird eine innovative Wertschöpfungskette zur Herstellung von Si-Komponenten mittels Mikrowellen-Plasmareaktor und Laser-Strahlschmelzen etabliert, die KMU eine technologische Alleinstellung erlaubt. Das Si-Abfallmaterial wird bezüglich enthaltener Verunreinigungen und der elektrischen/thermischen Eigenschaften charakterisiert. Durch die Aufreinigung und Veredelung der Materialien gilt es diese für die Anwendungen zu ertüchtigen. Untersucht wird die potenzielle Verwendung des aufbereiteten Siliziums für Funktionsbauteile wie optische Elemente, Sputtertargets oder in Li-Ionen-Batterien. Hier können KMU Kompetenzen erwerben, die auch in anderen Bereichen anwendbar sind. Neben dem volkswirtschaftlichen Gesamtnutzen der Kreislaufwirtschaft bietet der Einsatz von EoU-Si KMU Möglichkeiten, innovative Produktionsmethoden innerhalb bestehender Prozesse abhängig von der Reinigungsstufe des kreislaufwirtschaftlich verwendeten Si zu entwickeln. Die additive Fertigung ermöglicht darüber hinaus neue Produktdesigns.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über den Projektträger AiF (bis 2023) bzw. DLR im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.