De eerste generatie zonnepanelen bereikt vanwege haar leeftijd het einde van haar levensduur. Een nieuwe lasertechnologie kan het recyclen van de panelen een stuk efficiënter maken. Zo kunnen schaarse grondstoffen opnieuw worden hergebruikt, wat goed is voor het milieu en helpt de afhankelijkheid van import terug te dringen. De lasertechnologie is ontwikkeld door TNO.
Zonnepanelen zijn gemaakt om minstens 25 jaar lang weer en wind te trotseren. Ze moeten tegen hitte, kou, vocht en mechanische belasting bestand zijn. Daarom zijn onderdelen zoals glas en zonnecellen stevig aan elkaar gelijmd. Dat gebeurt met zogeheten encapsulants.
Moeilijk recyclebaar
De stevigheid van de zonnepanelen is een voordeel tijdens gebruik, maar een nadeel bij recycling. De lijmlagen maken het vrijwel onmogelijk componenten los te halen zonder ze te beschadigen. Eenmaal afgedankt is het ontmantelen van de panelen en het scheiden van de gebruikte materialen dan ook niet eenvoudig.
De huidige recyclingmethoden zijn vaak grof: panelen worden vermalen of verhit tot hoge temperaturen. Met deze technieken worden materialen zoals zilver en zuiver silicium helemaal niet teruggewonnen, of kost het zeer veel energie. Dit vormt een belangrijke uitdaging bij recycling. Een nieuwe laser-gebaseerde aanpak van TNO biedt uitkomst. De technologie ontmantelt zonnepanelen veel efficiënter, met behoud van waardevolle grondstoffen.
Lagen scheiden met gerichte warmte
TNO ontwikkelde een alternatieve aanpak voor het ontmantelen van zonnepanelen. De panelen zijn ontworpen om zo veel mogelijk licht op te vangen. Dit principe vormt de sleutel tot recycling. Een sterke laser zet het licht in de actieve laag van het zonnepaneel lokaal om in warmte. De gerichte temperatuurstijging verwijdert de hechting tussen de zonnecellen en de encapsulanten. Zo worden de verschillende lagen gecontroleerd van elkaar gescheiden, zonder het hele paneel te verhitten of chemisch te behandelen. De technologie is toepasbaar op verschillende typen zonnepanelen.
De aanpak leidt volgens TNO tot een veel schonere scheiding van materialen. Zo blijft het glas intact en komen de zonnecellen met nauwelijks lijmresten vrij. Het proces vergt minder dan 1 kWh energie per module. Dat is een fractie van het energieverbruik van conventionele technieken zoals pyrolyse, wat 25 kWh per module kost.
Zilver en silicium
TNO noemt circulariteit een drijfveer voor de ontwikkeling, maar wijst ook op de schaarste van grondstoffen en de waarde daarvan. En de waarde van de grondstoffen is niet gering. In zonnepanelen zijn veel waardevolle materialen aanwezig. Een voorbeeld is zilver. In 2024 is ongeveer 24% van het wereldwijd gedolven zilver gebruikt in zonnepanelen. Naar verwachting wint de nieuwe lasertechnologie liefst 99% van het zilver terug.
Naast zilver zit in de zonnepanelen ook silicium van hoge zuiverheid. Dat kan binnen Europa efficiënt worden hergebruikt, bijvoorbeeld in batterijen of nieuwe zonnecellen. Verder zijn ook het glas en de kunststoffen in de zonnepanelen beter te hergebruiken als ze schoon worden teruggewonnen.
De nieuwe lasertechnologie kan volgens TNO dan ook uitgroeien tot een winstgevend proces. De opbrengsten in de vorm van zuivere materialen zijn veel hoger dan de kosten voor het recyclen. Dit maakt hoogwaardig recyclen economisch interessant én kansrijk nu meer zonnepanelen het einde van hun levensduur bereiken en de volumes in de afvalstroom toenemen.
Van optimaliseren naar opschalen
Het onderzoek van TNO loopt nu drie jaar en bevindt zich inmiddels voorbij de verkennende fase. In het lab zijn vrijwel alle veelvoorkomende zonnepanelen al succesvol behandeld en uit elkaar gehaald. De onderzoekers optimaliseren het proces daarbij continu, bijvoorbeeld door te kijken hoe verschillende lasertypes de lijmlagen beïnvloeden.
Een opvallend aspect is dat het proces zichzelf deels ‘zichtbaar’ maakt. Wanneer de laser zijn werk doet en de hechting afneemt, verandert het oppervlak subtiel van kleur. Dat geeft onderzoekers directe feedback en helpt om het proces nauwkeurig af te stemmen.
Het onderzoek is inmiddels opgeschaald van laboratoriumopstellingen naar toepassingen voor industriële recycling. De volgende fase richt zich op het inpassen van de lasertechnologie in de volledige procesketen van PV-recycling. Daarbij wordt getest onder praktijkcondities.
Samenwerking met diverse partijen
TNO werkt niet alleen aan de techniek zelf, maar ook aan de vraag hoe deze binnen bestaande en toekomstige recyclingketens past. De onderzoekers werken samen met industrie, beleidsmakers, de overheid, machinebouwers, zonnepaneelfabrikanten en recyclingbedrijven.
Op dit moment lopen er verschillende projecten met industriële partners en er staan meer samenwerkingen in de steigers. Zo wordt onder meer met een Nederlandse machinebouwer getest op volledige modules.
“Deze lasertechnologie levert een goudmijn aan grondstoffen op. Tegen 2030 wordt in Europa namelijk een aanzienlijke hoeveelheid afgedankte zonnepanelen verwacht. Een unieke economische kans!”, zegt Mirjam Theelen, onderzoeksleider bij TNO. “Met deze laser-gebaseerde techniek zetten we een grote stap richting een circulaire zonne-energiesector.”
