Zonnepanelen zijn een van de hoekstenen van de energietransitie, maar er zit een addertje onder het gras: wat gebeurt er als ze versleten zijn?
Zonne-energie groeit razendsnel, maar dat betekent ook dat de hoeveelheid afgedankte panelen toeneemt. De huidige generatie zonnepanelen, die geproduceerd worden op basis van silicium, hebben een levensduur van 25 tot 30 jaar, waarna ze grotendeels op de afvalberg belanden. Perovskietzonnecellen zijn een veelbelovende vervanger: ze zijn dunner, flexibeler en goedkoper te produceren. Het grote nadeel? Hun levensduur is momenteel nog veel korter. Daarom is een effectieve recyclingmethode cruciaal.
Een team van Chinese onderzoekers heeft nu een oplossing: een watergebaseerde aanpak waarmee bijna alle componenten van een perovskietzonnecel herwonnen kunnen worden. Zij beschrijven hun methode in een paper die gepubliceerd werd in vakblad Nature. “We begonnen vanuit fundamentele chemische principes en na veel experimenten slaagden we erin een werkend systeem te ontwerpen”, legt mede-auteur Xun Xiao uit aan Scientias.nl. Het was een grote uitdaging om alle gevaarlijke oplosmiddelen die bij traditionele recycling gebruikt worden te vervangen door water, zegt hij, maar uiteindelijk is het gelukt. Daardoor zijn perovskietcellen nu in theorie volledig recyclebaar.
Concurrentie voor silicium?
Hoewel perovskietzonnecellen veel voordelen bieden, zullen ze silicium niet zomaar verdringen. “Silicium blijft dominant en wordt ook steeds goedkoper”, erkent Xiao. Maar de groeiende vraag naar energie, mede door de opkomst van AI en datacenters, maakt ruimte voor alternatieve technologieën. “Perovskiet kan silicium niet verslaan, maar wel perfect aanvullen”, zegt hij. “Omdat het lichtgewicht en flexibel is, kan het niet alleen op zonneparken worden ingezet, maar ook op gebogen oppervlakken zoals gebouwen en vliegtuigen.”
Industriële toepassing
De nieuwe recyclingmethode is veelbelovend, maar hoe dichtbij is grootschalige implementatie? Xiao is optimistisch, maar erkent dat er nog werk aan de winkel is. “Onze methode moet nog verder gevalideerd en geoptimaliseerd worden voor industrieel gebruik”, zegt hij. “We werken samen met industriële partners om de specifieke eisen voor grootschalige productie te begrijpen, zoals kosten, apparatuur en kwaliteitscontrole.”
Prestatie van gerecyclede zonnecellen
Een grote zorg bij hergebruik van zonnecellen is efficiëntieverlies. Uit het onderzoek blijkt echter dat gerecyclede perovskietzonnecellen net zo goed presteren als nieuwe exemplaren. “We verwachten geen grote efficiëntieverliezen bij herhaaldelijk recyclen”, zegt Xiao. “Onze methode behoudt de kristalstructuur en chemische samenstelling van het perovskietmateriaal, wat essentieel is voor de prestaties. Maar langetermijnmonitoring blijft nodig.”
Het loodprobleem
Een ander heikel punt is lood, een essentieel onderdeel van perovskietzonnecellen, maar ook een milieuprobleem. Xiao’s methode zorgt ervoor dat lood volledig teruggewonnen en hergebruikt kan worden. “Lood lost op in onze watergebaseerde oplossing en kan worden teruggewonnen voor hergebruik”, legt hij uit. “De efficiëntie van onze recycling is meer dan 99 procent, en de wateroplossing kan herhaaldelijk gebruikt worden zonder restafval.”
Volgende stappen
De onderzoekers richten zich nu op verdere opschaling en praktische toepassingen. “We willen een proefinstallatie bouwen om de uitdagingen bij industriële productie beter te begrijpen”, zegt Xiao. Naast technische verbeteringen moeten er ook logistieke en regelgevende kwesties aangepakt worden, zoals efficiënte inzameling van afgedankte zonnecellen en naleving van milieuwetgeving.
Breder toepasbaar?
De watergebaseerde recyclingsmethode is specifiek ontwikkeld voor perovskietzonnecellen, maar kan mogelijk ook gebruikt worden voor andere elektronica. “Gezien de structurele overeenkomsten met andere perovskiet-gebaseerde apparaten, zoals leds en fotodetectoren, zou onze methode eenvoudig aangepast kunnen worden voor andere toepassingen”, zegt Xiao.
Met deze ontwikkeling lijkt een circulaire zonne-industrie binnen handbereik. “Onze methode kan niet alleen het afvalprobleem van perovskietzonnecellen oplossen, maar ook de adoptie ervan versnellen”, besluit Xiao. “Dit kan een belangrijke rol spelen in de transitie naar duurzame energie.”
