Die vorliegende Arbeit behandelt das Recycling von Photovoltaikmodulen – speziell aus der Gruppe der kristallinen Siliziumsolartechnologie. Dabei kommt der Analyse grundlegender Zusammenhänge sowie der Generierung einer auch für nachfolgende Forschungsansätze desideraten Datenbasis zentraler Stellenwert zu. Hierfür werden sowohl die technologische, die rechtliche und die ökonomische Ebene auf etwaige prävalierende Hemmnisfaktoren oder die Existenz von hemmenden Restriktionen hin untersucht als auch regionale Fragestellungen und diesbezügliche Rahmenbedingungen adressiert. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei insbesondere der Konnex zwischen regionalen Gegebenheiten und der aufgedeckten gegenwärtigen Disproportionalität aus der verfahrenstechnischen Realisierbarkeit und dem realen Anwendungsspektrum betrachtungsrelevanter Recyclingaktivitäten. Um den Untersuchungsgegenstand adäquat zu bearbeiten, wurde ein Prognosemodell zur Prädiktion annueller Altmodulströme auf Basis wissenschaftlicher Erkenntnisse und aktueller Erfahrungswerte entwickelt, welches zudem nach technologischem Ansatz differenziert und regional uneingeschränkt arbeitet. Darauf aufbauend, aus der Modifikation eines finanzmathematischen Entscheidungskriteriums, der Anwendung von Optimierungsansätzen und der Kenntnis potenzieller Veränderungen des grundlegenden Aufbaus eines definierten Standardsolarmoduls infolge produktionskostengetriebener Marktumbrüche konnten letztlich multiple aber szenariengebundene Hemmnisfaktoren identifiziert werden. Aus dem ganzheitlichen Betrachtungsansatz von Produktion und Recycling gelang darüber hinaus eine Kalkulation idealisierter energetischer und materieller Einsparpotenziale eines Recyclingansatzes im Vergleich zur Durchflusswirtschaft. Gleichwohl konnte, basierend auf den Ergebnissen, ein weiterer Forschungsbedarf abgeleitet und empfohlen werden.:INHALTSVERZEICHNIS ...................................................................................... XVII
TABELLENVERZEICHNIS .................................................................................. XXV
ABBILDUNGSVERZEICHNIS ............................................................................ XXIX
ABKÜRZUNGS- UND SYMBOLVERZEICHNIS ........................................ XXXVII
1. EINFÜHRUNG ......................................................................................................... 1
1.1 UNTERSUCHUNGSSCHWERPUNKTE ....................................................................... 2
1.2 FORSCHUNGSBEITRAG UND AUFBAU DER ARBEIT ................................................ 6
1.3 LITERATURANALYSE UND STAND DER WISSENSCHAFT ...................................... 10
1.4 BESTÄTIGUNG DER FORSCHUNGSLÜCKE UND METHODIK .................................. 23
2. PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN ................................................................... 27
2.1 HALBLEITER ....................................................................................................... 29
2.2 EXTRATERRESTRISCHE SONNENSTRAHLUNG ...................................................... 50
2.3 VERÄNDERUNG DES SONNENSPEKTRUMS IN DER ERDATMOSPHÄRE .................. 53
2.4 GLOBALSTRAHLUNG .......................................................................................... 61
2.5 LICHTABSORPTION ............................................................................................. 67
3. SOLARZELLENTECHNOLOGIEN ................................................................... 77
3.1 DER PHOTOVOLTAISCHE EFFEKT ........................................................................ 79
3.2 ÜBERBLICK DER VERSCHIEDENEN TECHNOLOGIEN ............................................ 85
3.3 EVOLUTION DER KRISTALLINEN SILIZIUMSOLARZELLE ...................................... 88
3.4 DÜNNSCHICHTZELLENTECHNOLOGIE ............................................................... 117
4. PRODUKTION ..................................................................................................... 149
4.1 GESCHICHTE DER PHOTOVOLTAIK .................................................................... 153
4.2 MÄRKTE FÜR PHOTOVOLTAIK .......................................................................... 157
4.3 ANTEILE DER TECHNOLOGIEN .......................................................................... 194
4.4 ABGRENZUNG DES WEITEREN UNTERSUCHUNGSRAHMENS .............................. 201
4.5 VOM SILIZIUMDIOXID ZUM KRISTALLINEN STANDARDSILIZIUMSOLARMODUL . 206
4.6 KRITISCHE ROHSTOFFE .................................................................................... 301
4.7 ÜBERSICHT PRODUZENTEN .............................................................................. 311
5. RECYCLING ........................................................................................................ 321
5.1 RELEVANTE EUROPÄISCHE GESETZGEBUNG UND NATIONALE GESETZLICHE
RESTRIKTIONEN ............................................................................................... 326
5.2 PROGNOSE DES MÖGLICHEN ALTMODULAUFKOMMENS ................................... 369
5.3 TECHNOLOGISCHE ANSÄTZE UND ERPROBTE VERFAHREN ............................... 456
5.4 ÖKONOMISCHE ASPEKTE .................................................................................. 510
5.5 KONSTRUKTIONSBEDINGTE BEEINFLUSSUNGEN DER ÖKONOMISCHEN
ASPEKTE .......................................................................................................... 611
5.6 OPTIMIERUNGSANSÄTZE DER BESCHAFFUNGSLOGISTIK ................................... 629
6. IDENTIFIZIERTE HERAUSFORDERUNGEN UND WEITERER
FORSCHUNGSBEDARF .................................................................................... 645
6.1 PROBLEMATIK DER ZEITVERSCHIEBUNG ZWISCHEN PRODUKTIONS- UND
RECYCLINGTECHNOLOGIEN .............................................................................. 647
6.2 PROBLEMATIK DER FEHLENDEN VOLUMINA ..................................................... 651
6.3 WEITERE IDENTIFIZIERTE HEMMNISFAKTOREN UND HERAUSFORDERUNGEN ... 655
6.4 REGIONALER NUTZEN AUS DER ETABLIERUNG EINES
RECYCLINGNETZWERKES ................................................................................. 675
6.5 VOLKSWIRTSCHAFTLICHE ASPEKTE ................................................................. 683
7. ZUSAMMENFASSENDE SCHLUSSBETRACHTUNGEN ............................ 691
LITERATUR- UND QUELLENVERZEICHNIS ................................................... 700
ANHANG ..................................................................................................................... 730
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:34162 |
| Date | 06 June 2019 |
| Creators | Heckler, Felix |
| Contributors | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
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| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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