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03.05.2012, 13:04 Uhr | Financial Times Deutschland, Financial Times Deutschland
Mit neuartigen Zellen aus multikristallinem Silizium will die deutsche Solarindustrie der Konkurrenz aus Fernost trotzen. Weniger Stromverluste und mehr Effizienz sind die Argumente, mit der die Hersteller punkten wollen.
Schott Solar verfolgt eine einfache Krisenstrategie: Der Mainzer Fotovoltaikproduzent will mit einer größeren Auswahl leistungsstärkerer Module bei Kunden punkten. "Wir forschen und entwickeln schnell, um uns von der Konkurrenz abzuheben", sagt Schott-Solar-Chef Martin Heming.
Der Druck auf die deutsche Solarbranche ist gewaltig. Wachsende Konkurrenz aus Asien und sinkende staatliche Förderung haben gerade erst Q-Cells, einstiges Vorzeigeunternehmen, in die Insolvenz getrieben.
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Die Schlüsselrolle in Schotts Konzept spielen Solarzellen aus multikristallinem Silizium, kurz Multis genannt. Das Unternehmen baut damit auf eine Technik, die eigentlich längst keine Rolle mehr spielen sollte. Als die Fotovoltaik (PV) in den 90er-Jahren aufkam, galten die Multis mit durchschnittlich zehn Prozent Wirkungsgrad als ineffizient. Materialsparende Dünnschichtzellen oder hocheffiziente Zellen aus monokristallinem Silizium mit mehr als 20 Prozent Wirkungsgrad sollten sie daher bald ersetzen.
Dennoch ist der Technologiewechsel geplatzt. Während Module aus Dünnschicht- und monokristallinen Zellen stetig an Marktanteil verlieren, boomen die Multis. Laut der Fachzeitschrift "Photon" stieg ihr Marktanteil von 2009 bis 2011 von 43 auf 57 Prozent.
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Eicke Weber, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg, hat dafür eine einfache Erklärung: "Innovationen entwickeln sich im multikristallinen Bereich schneller als bei mancher konkurrierenden Solartechnik." Der Wirkungsgrad der multikristallinen Module stieg in den vergangenen zehn Jahren durchschnittlich um fünf Prozentpunkte auf 15 Prozent. Und das Potenzial der Multis ist noch nicht ausgereizt. Module mit einem Wirkungsgrad von 20 Prozent seien möglich, sagt Weber. Damit dringt die Technik in Regionen vor, die bisher den monokristallinen Paneelen vorbehalten waren.
"Die Technik lässt sich mit relativ geringem Aufwand weiterentwickeln", sagt Weber. Optimierte Zellenschichten sorgen dafür, dass das Licht besser ausgenutzt wird und weniger der erzeugten Ladungsträger im Silizium verloren gehen. Zudem fällt der Siliziumpreis. Dekabank-Analyst Simon Jäger schätzt, dass der Zellengrundstoff dank wachsender Produktionsmengen auf ein Rekordtief von 20 Dollar pro Kilogramm zusteuert.
Zusätzlich sorgen neue Verfahren der Siliziumverarbeitung für qualitativ besseres Material. Die ersten Hersteller, darunter Schott Solar, fertigen bereits Zellen aus sogenannten Quasi-Mono-Wafern. Dieser neue Halbleiter gilt in der Branche als eine Art Sprungbrett der Wettbewerbsfähigkeit. Er wird wie einfaches multikristallines Material in Schmelztiegeln hergestellt, hat aber zugleich die Eigenschaften des höherwertigen monokristallinen Siliziums.
Die neuartigen Zellen wandeln ein Prozent mehr Licht in Strom um als das bisher beste multikristalline Standardmodul von Schott Solar. Und die Entwicklung geht weiter: "Wir erhoffen uns mit Quasi-Mono einen Effizienzgewinn von bis zu zwei Prozentpunkten bei nahezu gleichbleibenden Produktionskosten", sagt Schott-Solar-Entwicklungschef Klaus Wangemann. Zwei Prozent höhere Stromausbeute sind in der Solarbranche Welten.
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Schott nutzt Quasi-Mono bereits für sogenannte Perc-Zellen (Passivated Emitter and Rear Contact) mit bis zu 18 Prozent Effizienz. Bei dieser neuen Technik geht es vorrangig darum, Stromverluste zwischen Halbleiter und den metallenen Kontakten an der Rückseite der Zellen durch eine zusätzliche Barriereschicht zu reduzieren. Auch das insolvente Bitterfelder Unternehmen Q-Cells will unter anderem mit Perc den Neustart schaffen. Nach den ursprünglichen Plänen der Firma soll die Technik unter dem Namen "Quantum" dieses Jahr auf den Markt kommen. Dabei werden multikristalline Wafer auf der Rückseite der Zellen mit einer speziellen Siliziumnitrid-Schicht verspiegelt. Durch die neue Rückseitenstruktur steigt der Zellenwirkungsgrad in der Pilotproduktion laut Q-Cells auf 19,5 Prozent.
Angesichts des Marktdrucks rückt schließlich eine weitere Technik in den Fokus der Solarhersteller: die sogenannten Metal-Wrap-Through-Zellen. Bei dem vom niederländischen Energieforschungsinstitut ECN entwickelten Ansatz befinden sich die vergleichsweise breiten Stromsammelschienen nicht auf der Vorderseite, sondern auf der Rückseite der Zelle. Dadurch gelangt mehr Licht auf die Zelle, und der Wirkungsgrad der Module steigt.
Mit Schott Solar, Bosch Solar, Ja Solar, Kyocera und Canadian Solar wollen jetzt gleich fünf Firmen die neue Technik serienmäßig herstellen. Sie ermöglicht Module mit 16 Prozent Wirkungsgrad. Damit dürften multikristalline Module den Solarmarkt noch eine Weile beherrschen.
Andere PV-Techniken kommen langsamer voran. Dünnschichtzellen auf Basis der Halbleiter Kupfer, Indium und Gallium (CIS) zum Beispiel erreichen durchschnittliche Wirkungsgrade von nur zehn Prozent, und auch bei den Produktionskosten haben sie sich noch nicht von ihren Silizium-Konkurrenten abgesetzt. "Der Aufbau großer Fertigungskapazitäten ist beim CIS schwieriger als erwartet", sagt der Dünnschichtexperte Michael Powalla vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg.
Und derzeit fehlt der Solarindustrie die Zeit für große Experimente. Fast überall in Europa haben Länder die Einspeisevergütung für Solarstrom radikal gekürzt, weil der starke Zubau an Solaranlagen außer Kontrolle geriet. In Deutschland sank sie am 1. April teilweise um bis zu 40 Prozent.
Quelle: Financial Times Deutschland, Financial Times Deutschland
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