Dünnschicht-Solarzellen stehen vor einem Boom - sie sind preiswerter und flexibler als Siliziummodule. Experten sagen ein starkes Wachstum voraus. Schon 2020 soll die neue Generation einen Anteil von 20 Prozent am Markt halten.
Eine neue Generation von Solarzellen. Foto: Archiv
BERLIN. Bei der Sulfurcell Solartechnik GmbH in Berlin wird sich in der nächsten Zeit einiges tun: Schon bald will man die hauseigenen Dünnschichtsolarzellen in Serie fertigen. Die Pilotphase geht zu Ende: "Über die genauen Kapazitäten kann ich noch nichts sagen, wir befinden uns gerade in den finalen Verhandlungen mit unseren Investoren", sagt Geschäftsführer Nikolaus Meyer geheimnisvoll. Eines aber ist jetzt schon klar: Die Steigerung wird wohl gewaltig sein.
Sulfurcell trägt hauchdünne Schichten von Kupfer, Indium und Schwefel auf Glas auf - das so genannte Absorbermaterial, das Licht in Strom umwandelt. Die Mischung wird CIS genannt und hat einige Vorteile gegenüber herkömmlichen Solarzellen auf Basis kristallinen Siliziums. "Das neue Material absorbiert Licht deutlich besser, ist in der Produktion von Strom damit günstiger und hat auch noch geringere Herstellungskosten", erklärt Meyer.
Zwar halten die Preise von Elektrizität aus Anlagen mit der neuen Technik noch lange nicht mit herkömmlichem Strom mit. Doch wenn der Anteil der Dünnschichtzellen in den nächsten Jahren weiter steigt, geht Meyer davon aus, dass die Kilowattstunde Sonnen-Strom irgendwann nur noch 25 Cent kosten wird. Und es gibt noch einen weiteren Vorteil: Die anthrazitfarbenen Solarmodule mit Nadelstreifenoptik lassen sich hervorragend in Hausfassaden und Dächern einbauen.
Die Dünnschichttechnik ist im Kommen. Weil Silizium zuletzt so teuer war wie nie, könnte das Verfahren in den nächsten Jahren überproportional wachsen, erwarten die Analysten der Bank Sarasin in ihrer Nachhaltigkeitsstudie. Sie gehen weiter davon aus, dass die Dünnschichtmodulproduktion bis zum Jahr 2010 auf rund 700 Megawatt pro Jahr ansteigen wird. Ähnlich wird die Situation von der Münchner Unternehmensberatung Wicht Technologie Consulting eingeschätzt: Demnach steigt der Anteil von Dünnschichtzellen innerhalb des Photvoltaikmarktes bis 2012 auf weltweit 20 Prozent. Die Experten rechnen bei den Solarzellen damit, dass der Umsatz dann bei 1,5 Mrd. Dollar liegt.
Damit sich diese Prognosen erfüllen, muss das Dünnschicht-Segment allerdings in den kommenden Jahren deutlich schneller wachsen als die herkömmliche Wafertechnologie. "40 Prozent pro Jahr sind nötig", ist sich Martha Lux-Steiner, Leiterin der Abteilung Heterogene Materialsysteme im Bereich Solarenergieforschung am Hahn-Meitner-Institut in Berlin, sicher. Sie und ihre Kollegen beschäftigen sich nicht nur mit dem CIS-Verfahren, sondern mit allen Materialien, die auf Glas aufgebracht Strom erzeugen können.
Das gilt zum Beispiel für die "mikromorphe" Dünnschichtsolarzelle. Dabei handelt es sich um zwei dünne Zell-Lagen aus Silizium, die übereinander geschichtet werden und deshalb auch Stapelzellen genannt werden. Weil sie Licht auf verschiedenen Wellenlängen absorbieren, nehmen sie mehr Energie auf als einfache Solarzellen. Noch liegt der Wirkungsgrad mit 13 Prozent hinter der CIS-Technologie. Dafür funktioniert das Mikromorph-Verfahren auch auf mehrere Quadratmeter großen Flächen.
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Die Verfechter der Stapeltechnik haben ein weiteres Argument auf ihrer Seite: Auch das CIS-Verfahren könnte irgendwann zu Materialengpässen führen: "Indium wird ebenso von Displayherstellern verwendet. Ab 2030 kann es da Probleme mit den Reserven geben", warnt Expertin Lux-Steiner.
Auch die Schott Solar Thin Film GmbH in Jena hat erst im November 2007 eine neue Produktionsanlage in Betrieb genommen. "Die Resonanz aus dem Markt zu unserer Produktion ist exzellent", sagt Geschäftsführer Robert Kuba. Jetzt will er weiter in neue Fertigungsanlagen investieren und die Kapazitäten kontinuierlich in Richtung 100 Megawatt ausbauen. Bis jetzt sind es erst 36 Megawatt pro Jahr.
Im Gegensatz zu Sulfurcell setzt Schott auf Stapelzellen. "Typische Beispiele für unsere Dünnschichtsolarzellen sind etwa schwierige Dächer mit unvorteilhaften Neigungswinkeln oder Schatten", erklärt Kuba. Denn Dünnschichtzellen funktionieren auch bei wenig Sonne.
Zudem erlauben sie flexiblere Formen - das macht sie für Architekten interessant, die so künftig Solarkraftwerke direkt in die Außenhaut von Gebäuden integrieren sollen.
Die neue Generation Solarzellen kann sogar durchsichtig sein, wenn auch auf Kosten des Wirkungsgrads. Und: Anders als Silizium-Module verlieren sie bei hohen Außentemperaturen nicht so viel ihrer Leistung, sagt Schott-Experte Kuba. Sie eignen sich besonders für heiße Regionen.
Weltmeister
Im Sommer will der kalifornische Solarmodul-Hersteller Signet Solar in Döbeln bei Dresden mit der Produktion der weltweit größten Dünnschicht-Solarmodule beginnen. Jetzt hat das Unternehmen im neuen Werk in Sachsen nach zehn Monaten Bauzeit ein erstes, 5,7 Quadratmeter großes Modul auf Siliziumbasis vorgestellt. Es soll voll funktionsfähig sein - bei Abmessungen von 2,20 Meter mal 2,60 Meter. Anfang Juni startet Signet Solar mit dem Bau von Prototypen. Im Juli soll die Serienfertigung beginnen. „Das Team von Signet Solar kann die ersten Dünnschicht-Module dieser Größe herstellen“, freut sich Geschäftsführer Gunther Ziegenbalg.
Neue Fertigung in Döbeln
Experten der Fraunhofer-Gesellschaft haben das neue Solar-Modul laut Signet Solar geprüft. Der Riese stammt von der komplett automatisierten Fertigungslinie der 20 000 Quadratmeter großen Produktionsanlage in Döbeln. Seine komplette Produktpalette stellt das Unternehmen vom 12. bis 14. Juni auf der Messe Intersolar in München vor.
Signet Solar hat nach eigenen Angaben in den vergangenen Monaten Verträge mit Solarinstallationsfirmen im Wert von mehr als 250 Mill. Euro abgeschlossen und wird kurzfristig an seinem Standort bei Dresden die Produktionskapazität auf über 100 Megawatt erweitern. Hier entsteht derzeit der europäische Stammsitz des Unternehmens.
Der Dünnschichtmodul-Hersteller hat sich zum Ziel gesetzt, in den kommenden drei Jahren Solarstrom aus seinen Anlagen so günstig werden zu lassen wie Strom aus konventionellen Energieträgern. Die extrem großen Träger sollen dabei helfen.
