Dünnere und effizientere Solarzellen sollen dazu beitragen, die Produktionskosten für Solarstrom zu reduzieren. In Deutschland entstehen derzeit zehn Solarfabriken zur Herstellung der neuen Dünnschichtmodule. Sie gehen in diesem Herbst in Betrieb.
Qualitätsprüfung in der neuen Ersol-Fabrik für Dünnschichtzellen. Foto: dpa
DÜSSELDORF. Solarstrom könnte bald deutlich billiger werden. So genannte Dünnschichtzellen helfen, den Material- und Energieaufwand in der Produktion deutlich zu verringern. Als einer der ersten Hersteller hat Ersol Solar Energy Anfang der Woche seine Fabrik für Silizium-Dünnschicht-Zellen im Erfurter Güterverkehrszentrum eingeweiht. Die Serienproduktion soll im August starten. Das Werk ist zunächst für eine Kapazität von 40 Megawatt ausgelegt. Da die erste Jahresproduktion bereits ausverkauft ist, plant Ersol die Dünnschicht-Modulproduktion bis 2010 auf 100 Megawatt zu erweitern.
Das Unternehmen, das bislang ausschließlich Solarzellen aus reinem Silizium produziert hat, will sein bisheriges Geschäft mit der neuen Anlage ergänzen. „Wir erwarten von den Dünnschicht-Modulen ein besseres Preis-Flächen-Verhältnis. Dies ist vor allem für große Dach- und Freiflächenanlagen ein Vorteil“, sagt Karsten Weltzien, Geschäftsführer von Ersol Thin Film.
Die Fertigungsanlagen für die neue Dünnschicht-Modul-Fabrik stammen von dem Schweizer Hersteller Oerlikon Solar. Die 1,4 Quadratmeter großen Solarmodule werden vollautomatisch im Reinraum produziert. Dabei wird eine hauchdünne Siliziumschicht – 200 mal dünner als bei kristallinen Siliziumzellen – aufgedampft.
Der Wirkungsgrad dieser neuen Dünnschichtzellen ist zwar mit knapp sechs Prozent deutlich geringer als bei den herkömmlichen Solarzellen, die inzwischen bis zu 15 Prozent des eingefangenen Sonnenlichts in Strom umwandeln, „dafür lassen sie sich aber wesentlich billiger produzieren“, sagt Oelikon-Chef Uwe Krüger. Für die Herstellung reicht ein Drittel der Energie im Vergleich zu den herkömmlichen Solarzellen aus Silizium und während diese mit zunehmender Hitze im Sommer geringere Stromausbeuten liefern, bleibt die Ausbeute bei den Dünnschichtmodulen konstant.
Um die geringere Leistung zu kompensieren, werden die neuen Solarzellen vor allem auf großen Flächen in so genannten Solarparks eingesetzt. „Unsere Dünnschichtzellen gehen daher zu 90 Prozent an Abnehmer im Ausland – in Amerika, Asien und Europa“, sagt Ersol-Thin-Film-Geschäftsführer Weltzien.
Neben Ersol setzt auch Schott Solar auf die dünnen Schichten aus Silizium. Die Produktion des Mainzer Technologiekonzerns wird zurzeit in Jena aufgebaut und soll im Herbst den Betrieb aufnehmen. Die Anlagen werden ebenfalls von Oerlikon Solar geliefert und sollen 30 Megawatt pro Jahr produzieren.
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Andere Solarzellenhersteller kommen sogar komplett ohne Silizium aus. Sie haben den knappen und teuren Werkstoff durch andere Halbleitermaterialien ersetzt. Die Firma Würth-Solar beispielsweise, die die Produktion ihrer Dünnschichtzellen bereits im Herbst vergangenen Jahres in Schwäbisch Hall gestartet hat, setzt auf einen hauchdünnen Film aus Kupfer-Indium-Diselenid. Im ersten Produktionsjahr sollen 200 000 Module in der Größe 60 mal 120 Zentimeter gefertigt werden, die bei maximaler Sonneneinstrahlung eine Leistung von 14,8 Megawatt haben. Bis 2011 soll die Fabrik auf 80 Megawatt ausgebaut werden.
Das US-Unternehmen First Solar bevorzugt Dünnschichtmodule auf Basis des Halbleiters Cadmium-Tellurid. Nachdem die Produktion der Solarmodule im Stammwerk in Perrysburg (Ohio) im vergangenen Jahr erfolgreich gestartet ist, bauen die Amerikaner nun auch eine Fabrik in Frankfurt an der Oder. Die Anlage dort soll über eine Kapazität von 100 Megawatt verfügen. Die Produktion wird in der zweiten Hälfte dieses Jahres beginnen.
Während die Solarmodule von Würth und First Solar wie die siliziumbeschichteten Zellen nur einen Wirkungsgrad deutlich unter zehn Prozent erzielen, hofft Johanna Solar Technology mit einer Spezial-Mischung bald 16 Prozent der Sonnenenergie in Strom umwandeln zu können. Die in Südafrika an der Universität Johannesburg entwickelte Dünnschicht-Technik verwendet ein Beschichtungsgemisch aus Kupfer, Indium und Gallium, auf das Sulfid und Selen gedampft wird. Die Solarzelle sei dadurch empfindlicher für den blauen Lichtanteil und wandele daher einen höheren Anteil des Lichtspektrums in Energie um, erklärt das Unternehmen.
Johanna Solar baut derzeit in Brandenburg an der Havel eine Anlage mit einer Jahreskapazität von 30 Megawatt auf. Sie soll ebenfalls in den nächsten Monaten in Betrieb gehen.
„Der Wirkungsgrad ist allerdings nicht das Wichtigste, es kommt auf die Produktionskosten des Solarstroms an“, sagt Solarexperte Bernd Schüßler beim Solar-Verlag. Und hier scheint First Solar vorne dabei zu sein. Das Unternehmen kommt als einer der ersten Hersteller auf so hohe Stückzahlen, dass die Dünnschichtmodule für weniger als ein Euro pro Watt hergestellt werden können und damit günstiger als mit kristalliner Technik – „obwohl auch deren Herstellungskosten massiv gesunken sind“, sagt Schüßler.
Mit dem Ausbau der Dünnschichtzellen-Produktion werden auch bei den anderen Herstellern die Preise sinken. „Die ersten Firmen denken bereits an Giga-Watt-Anlagen“, berichtet Oelikon-Chef Uwe Krüger von Kundengesprächen. Das sei für den Anlagenbauer eine interessante Herausforderung.
