BermUDa. Lead-free PV module Made in Germany - environmental impact, commercialisation and demonstration of industrial implementation. Final report
Description
In order to improve the sustainability of PV modules, this project focussed on demonstrating the industrial production of a PV module that completely dispenses with lead-containing materials, as well as researching the requirements for parameters and their fluctuations in the production process, as well as possible existing technical challenges. This should improve the ecological footprint of PV modules and contribute to a visible, qualitative differentiation from conventional products from Asia. With regard to the achievable efficiency, performance and long-term stability of the lead-free module, comparable parameters were to be achieved compared to today's standard modules. This was accompanied by a detailed ecological and economic assessment of lead substitution in PV modules. In addition, the demonstration as part of the project was intended to further strengthen the motivation of the legislative authorities to restrict the use of lead in the field of silicon photovoltaics, a substance that is harmful to the environment and health. This should lay the foundation for a legal requirement that can give German PV module manufacturers and the material manufacturers supplying them a competitive advantage. International activities for the assessment and certification of sustainably produced PV modules were also supported. The objectives of the project were summarised as follows: Scientific / technical: - Practical demonstration of the feasibility of lead-free modules with comparable performance and service life using industry-standard methods and equipment. - Determination of optimal process parameters for cell metallisation, string production and module construction for the production of lead-free modules. - Determination of the influence of standard production process fluctuations on the performance and service life of lead-free modules. - Illustration of the influence of the elimination of lead on the energy and economic balance of a PV power plant. - Presentation of the influence of the elimination of lead on the ecological balance of PV modules over the entire life cycle. - Evaluation of the emission of pollutants from PV modules when considering different life cycle scenarios. - Creation of utilisation, recycling and damage scenarios based on experimental studies. Economic: - Supporting the German supplier industry for materials by presenting new sales opportunities in the field of ecologically harmless components (e.g. lead-free pastes, fluorine-free backsheets) - Developing unique selling points for German module and system manufacturers (production systems) by demonstrating the feasibility of adapting regulatory requirements with regard to lead content (e.g. linking funding to compliance with RoHS requirements) and creating the basis for visualising the ecological properties of a PV module for users and consumers (eco-certification).
Abstract (German)
Zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von PV-Modulen war der Schwerpunkt dieses Projektes die Demonstration der industriellen Produktion eines PV-Moduls, das vollständig auf bleihaltige Materialien verzichtet, sowie die Erforschung der Anforderungen an Parameter und deren Schwankungen im Fertigungsprozess, sowie mögliche bestehende technische Herausforderungen. Damit sollte der ökologische Fußabdruck von PV-Modulen verbessert werden und zur sichtbaren, qualitativen Abgrenzung von herkömmlichen Produkten aus dem asiatischen Raum beigetragen werden. Hinsichtlich des erreichbaren Wirkungsgrades, der Leistung und der Langzeitstabilität des bleifreien Moduls sollten im Vergleich zu heutigen Standardmodulen vergleichbare Parameter erreicht werden. Begleitend dazu wurde eine detaillierte ökologische und ökonomische Bewertung der Bleisubstitution in PV-Modulen vorgenommen. Außerdem sollte die Demonstration im Rahmen des Projektes dazu dienen, die Motivation auf der Seite der gesetzgebenden Instanzen bei der Beschränkung der umwelt- und gesundheitsschädlichen Substanz Blei im Bereich der Silicium-Photovoltaik weiter zu stärken. Damit sollte die Grundlage für eine gesetzliche Vorgabe gelegt werden, die deutschen PV-Modulherstellern und den zuliefernden Materialherstellern einen Wettbewerbsvorteil ermöglichen kann. Internationale Aktivitäten zur Bewertung und Zertifizierung von nachhaltig produzierten PV-Modulen wurden begleitend unterstützt. Zusammenfassend gliederten sich die Ziele des Projekts folgendermaßen: Wissenschaftlich / technisch: - Praktische Demonstration der Machbarkeit von bleifreien Modulen mit vergleichbarer Leistung und Lebensdauer mit industrieüblichen Methoden und Geräten. - Bestimmung optimaler Prozessparameter für Zellmetallisierung, Stringherstellung und Modulbau für die Herstellung von bleifreien Modulen. - Ermittlung des Einflusses von produktionsüblichen Prozessschwankungen auf die Leistung und Lebensdauer von bleifreien Modulen. - Darstellung des Einflusses des Verzichts auf Blei auf die energetische und ökonomische Bilanz eines PV-Kraftwerks. - Darstellung des Einflusses des Verzichts auf Blei auf die ökologische Bilanz von PVModulen über den gesamten Lebenszyklus. - Bewertung der Emission von Schadstoffen aus PV-Modulen bei Betrachtung verschiedener. - Erstellung von Nutzungs-, Recyclings- und Schadensszenarien basierend auf experimentellen Untersuchungen. Wirtschaftlich: - Unterstützung der deutschen Zulieferindustrie für Materialien durch Darstellung neuer Absatzmöglichkeiten im Bereich ökologisch unbedenklicher Komponenten (z. B. bleifreie Pasten, fluorfreie Rückseitenfolien). - Entwicklung von Alleinstellungsmöglichkeiten für deutsche Modul- und Anlagenbauer (Produktionsanlagen) durch Darstellung der Machbarkeit einer Anpassung regulatorischer Vorgaben hinsichtlich Bleigehalt (z. B. Bindung einer Förderung an Einhaltung der RoHS Vorgaben) und Schaffung der Grundlage für die Sichtbarmachung von ökologischen Eigenschaften eines PV-Moduls für Anwender und Verbraucher (Öko-Zertifizierung).Files
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Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- BermUDa. Bleifreies PV-Modul Made in Germany − Umweltimpact, Vermarktung und Demonstration der industriellen Umsetzung. Schlussbericht
Identifiers
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 56 p.
- Report number
- INIS-DE--4525
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 55016569
- Subject category
- S14: SOLAR ENERGY; S36: MATERIALS SCIENCE;
- Descriptors DEI
- COMMERCIALIZATION; ECOLOGICAL BALANCE; ENVIRONMENTAL IMPACTS; FEASIBILITY STUDIES; FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY; IMPLEMENTATION; LEAD; LIFE CYCLE; MANUFACTURING; MATERIAL SUBSTITUTION; RECYCLING; SERVICE LIFE; SILICON SOLAR CELLS; SUSTAINABILITY
- Descriptors DEC
- DEVELOPED COUNTRIES; DIRECT ENERGY CONVERTERS; ELEMENTS; EQUIPMENT; EUROPE; LIFETIME; METALS; PHOTOELECTRIC CELLS; PHOTOVOLTAIC CELLS; SOLAR CELLS; SOLAR EQUIPMENT; WESTERN EUROPE
Optional Information
- Contract/Grant/Project number
- Foerderkennzeichen BMWi 0324362
- Funding organization
- Bundesministerium f#Latin Small Letter U With Diaeresis#r Wirtschaft und Energie (BMWi), Berlin (Germany)