Cadmiumtellurid CdTe

Lexikon der Photovoltaik-Begriffe

Cadmiumtellurid (CdTe) ist ein hocheffizinter Halbleiter, der zur Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen eingesetzt werden kann. CdTe ist allerdings aufgrund seiner Giftigkeit umstritten.

Vorteile von CdTe-Solarmodulen

Solarzellen bzw. ATF-Module (“Advanced Thin Film”-Module), bei denen das CdTe auf eine metalllische Folie oder Glas aufgedampft wird, erreichen Wirkungsgrade von bis zu 13%, in Laborversuchen sogar 15,3 % (Stand April 2011) – für Dünnschichtmodule ein sehr hoher Wert; zugleich sind sie günstig in der Herstellung. Darüber hinaus sind Cadmiumtellurid-Zellen vergleichsweise unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen und besonders aufnahmefähig für diffuse Solarstrahlung – auch an wolkigen Tagen, in ungünstigen Hanglagen oder unter diffuser Verschattung können CdTe-Module noch effizient arbeiten. Die Energierücklaufzeit (die Zeit, in der die bei der Herstellung des Moduls aufgewandte Energie durch die Energie ausgeglichen wird, die das Modul selbst erzeugt) liegt bei etwa einem Jahr und damit sehr niedrig.

CdTe-Module werden weltweit verbaut, hergestellt werden sie u.a. von First Solar, dem US-amerikanischen Weltmarktführer auf dem Gebiet der Photovoltaik, und dem sachsen-anhaltinischen Q-Cells, dem weltgrößten Solarz ellenhersteller. Der Anteil von Cadmiumtellurid-Modulen liegt bei rund 10% des Photovoltaik-Marktes.

Toxizität von Cadmium/Tellurid

Hergestellt wird das Cadmiumtellurid der Solarzelle aus Cadmium (Cd) und Tellurid (Te). Der Anteil des hochgiftigen Cadmiums entspricht in etwa dem Inhalt einer kleineren Batterie auf jedem m². Es wird als sehr giftig eingestuft und gilt als krebsauslösend. Das Einatmen von cadmiumhaltigem Staub schädigt die Lunge, die Leber und die Nieren, das Zentralnervensystem, es löst Calcium aus den Knochen und führt zu deren Abbau, ferner schädigt es das Immunsystem, es kann Unfruchtbarkeit verursachen und psychische Störungen hervorrufen. Die Einnahme des Cadmiums weniger Module wäre tödlich.

In der Verbindung mit der ebenfalls toxischen seltenen Erde Tellur (die bei oraler Aufnahme ebenfalls Schädigungen der inneren Organe verursacht, aber schwer löslich ist) nimmt die Giftigkeit etwas ab – Cadmiumtellurid wird jedoch immerhin noch als gesundheitsschädlich eingestuft.

Gefahr durch Cadmiumtellurid bei Bränden

In den Jahren 2009/2010 wurde innerhalb der Solarbranche ein publizistisch-politischer Streit um Cadmiumtellurid geführt. Mehrere Solarunternehmen – darunter der größte deutsche Hersteller Solarworld, außerdem Bosch, REC und Photovoltech – forderten ein Verbot des Cadmiums bzw. Cadmiumtellurids in Solarzellen. Begründet wurde dies mit der Toxizität der Bestandteile und ihrer Verbindung. Die beschwerdeführenden Solarfirmen befürchteten, dass die Branche insgesamt für durch Cadmiumtellurid entstandene Vergiftungen haftbar gemacht würde, und dass die Solartechnologie insgesamt ihr Image als saubere Energie verlieren könnte.

Besonders bei Bränden sei die Gefahr groß, dass CdTe freigesetzt würde und dass die Verbindung bei Temperaturen über 1.100° C gelöst würden. Das Cadmium geriete als Cadmiumdampf bzw. mit dem Brandstaub in die Luft und hätte extremes Gefährdungspotenzial.

Auf der gegnerischen Seite wurde durch die CdTe-Modul- Hersteller argumentiert, das Cadmiumtellurid sei in den Modulen durch Glas geschützt und könne nicht in die Umwelt gelangen – bei Bränden, dies hätten Versuche gezeigt, werde das CdTe zu 99,96% mit dem umgebenden Glas eingeschmolzen bzw. in Glas eingekapselt. Die Aussagekraft der Versuche ist allerdings umstritten – so wurden die Module waagerecht liegend gleichmäßig erhitzt; Bedingungen, die bei realen Bränden nur selten vorliegen dürften.

Cadmium kann auch durch Säuren aus der CdTe-Verbindung herausgelöst werden – daher gehören die Module nach Ablauf ihrer Wirksamkeit keinesfalls einfach in den Hausmüll. First Solar allerdings hat ein komplettes Rückhol- und Recyclingsystem für die CdTe-Module aufgebaut, sie werden zurückgenommen und lückenlos entsorgt bzw. ihre Bestandteile wieder aufbereitet.

Cadmiumtellurid in der Politik

Am 24.11.2010 hat die Europäische Union den Gebrauch von Giftstoffen in Elektronikprodukten eingeschränkt – allerdings für das Cadmiumtellurid in Solarzellen eine Ausnahmebestimmung verabredet. Im Vorfeld der Abstimmung hatte u.a. die “Non Toxic Solar Alliance (NTSA)” versucht, EU-Abgeordnete gegen die Ausnahme einzunehmen. Die NTSA hatte sich als Umweltorganisation ausgegeben. Es stellte sich jedoch heraus, dass sie von der Lobbyagentur Bohnen Kallmorgen & Partner initiiert worden war.

Solarzellen im Zusammenspiel