Aktueller Stand der Solartechnik

Der Informationsbedarf ist groß. Dies machte die große Besucherzahl beim Tandemvortrag von Heinz Schäffer und Hans-Martin Hartmann zum aktuellen Stand der Solartechnik deutlich. Große Einsparpotenziale zeichnen sich ab. Doch nicht alle Neuentwicklungen werden sich behaupten, so die Referenten.

Heinz Schäffer zeigte die Technologien der solaren Stromerzeugung auf: Wasserdampf erzeugende Solarkraftwerke und Solar-Rinnenkraftwerke sowie die Fotovoltaik bestimmten die Entwicklung bis zum Jahr 2100. Zu diesem Zeitpunkt werde einer Prognose der Solarwirtschaft zufolge die Solarkraft den Löwenanteil des Energiemixes ausmachen. Die Atomkraft werde Mitte des Jahrhunderts nur noch eine marginale Rolle spielen. Schäffer referierte ausführlich über die physikalischen Grundlagen der Fotovoltaik, der Herstellung von Solarzellen und -modulen, sowie der Planung und Installation von Solaranlagen. Er ging dann auf neue Zellenarten ein, die sich neben den poly- und monokristallinen Standardmodulen zu etablieren versuchten. Dazu gehöre die HIT-Zelle der Firma Sanyo, die gegenüber den herkömmlichen Zellen einen rund 3 Prozent höheren Wirkungsgrad aufweise. Dieser entsteht durch eine Kombination verschiedener Halbleiterschichten. Einen noch größeren Wirkungsgrad (19,3 %) verspreche die monokristalline Rückkontaktzelle des amerikanischen Herstellers Sunpower. Die Kontakte zur Stromabnahme sind auf die Rückseite verlegt. Dadurch vergrößert sich die nutzbare Fläche auf der Vorderseite. Dies bringe zwar fertigungstechnische Komplikationen, man könne aber das teure Silizium reduzieren. Daher arbeiteten auch andere Hersteller wie Sharp, Q-Cells und Solland mit Rückkontaktzellen. Eine entsprechende Schwester gebe es bei den Polykristallinen, freilich mit etwas geringerem Wirkungsgrad. BP Solar baue auf die so genannte Saturn-Zelle. Diese weise an der Oberfläche eine mikroskopisch feine Pyramidenstruktur auf, welche Reflexionsverluste minimiere und seitlich einfallendes Licht besser nutze. Auch die Fläche der Kontakte an der Oberseite sei reduziert. Der Modulwirkungsgrad liege bei 15,5 Prozent gegenüber 12-14 Prozent bei herkömmlichen Modulen. Die CIS-Dünnschichtzellen von Würth-Solar erreichten mit aktuell 12 Prozent bisher die höchsten Wirkungsgrade im Bereich der Dünnschicht-Technologie. Neben der CIS-Zelle gebe es die Cadmium-Telurid-Zelle und die kristallinen Dünnschichtmodule CSG (Cristalline Silicon on Glass), allerdings mit bisher nur 7,6 Prozent Wirkungsgrad. Die Schicht sei dabei 100 Mal dünner als bei der herkömmlichen Silizium-Wafer-Technologie. Bei Verwendung von amorphem Silizium (a-Si) sei der Wirkungsgrad naturgemäß noch etwas ungünstiger. Da nicht die seltenen und teuren Metalle Indium oder Tellur, sondern Silizium in geringen Mengen verwendet wird, hätten die beiden letzt genannten Dünnschichttechnologien ein enormes Kostensenkungspotenzial.

Laut Hans-Martin Hartmann waren die vergangen drei Jahre von der Knappheit metallurgisch reinen Siliziums bestimmt. Mit der Verknappung sei der Preis gestiegen. Die Produktionskapazität werde zur Zeit kräftig ausgeweitet, so dass sie etwa ab 2010 dem Bedarf entspreche. Viele Solarfirmen hätten notgedrungen ihre Modulfertigung drosseln müssen. Gut über die Runden gekommen seien die Firmen, die über eine eigene Siliziumproduktion oder über langfristige Lieferverträge verfügten. „Die Krise war aber auch eine Chance für die anderen“, so Hartmann. Sie wagten den Einstieg in die Dünnschicht-Modul-Produktion. Der Beginn der Massenproduktion von Dünnschichtzellen habe aber die die Preise für die meist seltenen Rohstoffe steigen lassen. So sei Indium (in CIS-, CiGS- oder CIGSSe-Zellen) innerhalb der letzten fünf Jahre auf das Zehnfache gestiegen. Ungünstigerweise konkurrierten die Flachbildschirmhersteller um dieses Metall, dessen Gesamtvorkommen nur noch rund 2.800 Tonnen betrage. Dies zwinge zum Recycling von Dünnschichtzellen und Flachbildschirmen. In der Branche sei umstritten, ob sich die Dünnschichtzellen gegenüber den waferbasierten durchsetzten. Erst die Module der „dritten Generation“, die auf der Nanotechnologie gründet, könnten die Solarenergie deutlich billiger machen. Wie beim Zeitungsdruck werde eine ein Tausendstel Millimeter dicke Schicht aus Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) auf eine Kunststofffolie aufgetragen. Vakuummaschinen und Reinraumbedingungen seien dafür nicht mehr erforderlich. Die Firma Nanosolar, die noch dieses Jahr mit der Produktion im ostdeutschen Lukenwalde beginnen wolle, sage, der Wirkungsgrad ihrer Zelle sei sogar höher als der von bisherigen Dünnschichtzellen.