Kampf gegen die Kostentreiber

Verbesserter Wirkungsgrad bei Dünnschicht-Technologie in Sicht

Die Solarbranche in Deutschland boomt. Vor wenigen Jahren noch wurde Fotovoltaik als Nischentechnologie für Spezialanwendungen abgetan. Ein kommerziell erfolgreicher Massenmarkt war aus der Sicht von Skeptikern noch etliche Jahre entfernt. Das Bild ändert sich derzeit allerdings fundamental. Der Deutsche Fachverband Solarenergie (DFS) erwartet, dass die Leistung der installierten Fotovoltaik-Anlagen 2001 um 50 % gegenüber dem Vorjahr zunimmt.

09. November 2001

Photovoltaik ist noch immer die teuerste der erneuerbaren Energiequellen. Die Erzeugung einer Kilowattstunde kostet mehr als eine Mark. Die Installation einer Photovoltaik-Anlage rentiert sich bislang vor allem deshalb, weil die Betreiber auf der Grundlage des Energie-Einspeisegesetzes 99 Pf/kWh Vergütung für die Einspeisung von Solarstrom ins öffentliche Netz bekommen.

Unter Hochdruck arbeitet die Solarbranche daran, die Produktionskosten für Solarzellen und die daraus entstehenden Module zu senken. Am weitesten ist der deutsche Marktführer Solarworld, dessen Zentrale in Bonn sitzt. Im vergangenen Jahr hatte Solarworld vom Bayer-Konzern dessen Solarzellen-Produktion im sächsischen Freiberg übernommen; das Unternehmen soll zu einem der weltweit führenden Hersteller ausgebaut werden.

Der entscheidende Kostentreiber für kristalline Solarzellen ist bislang der dafür nötige Rohstoff Silizium. Hochreines Silizium wird in einem aufwändigen chemischen Prozess aus Sand gewonnen. Bislang lebe die Fotovoltaik-Industrie „vom Abfall der Chiphersteller“, sagt Solarworld-Chef Frank Asbeck. Rund 20.000 t Reinsilizium jährlich würden für die Halbleiterfertigung hergestellt, je nach Marktlage gingen davon rund 10 % in die Solarindustrie.

Asbeck ist überzeugt, dass sich die Herstellungskosten für Silizium in den kommenden Jahren bis zu 50 % reduzieren lassen. Sollte das gelingen, wäre der Durchbruch zum Massenmarkt so gut wie geschafft. „Wir arbeiten an einer Allianz von vernünftigen Firmen“, sagt der Solarworld-Chef: „Und wir glauben, dass wir den Preis für eine Kilowattstunde Strom aus Fotovoltaik binnen fünf Jahren auf 50 Pfennig senken können. In einem Land wie Spanien mit einer gegenüber Deutschland doppelt ergiebigen Sonneneinstrahlung kann Fotovoltaik dann aus dem Stand mit konventionellen Energieträgern wie Kohle oder Atomkraft konkurrieren.“

Wer die Allianz der Vernünftigen bilden soll, will Asbeck nicht verraten. In der Branche munkelt man indes, dass der Spezialchemie-Konzern Degussa-Hüls mit von der Partie sein könnte. Von Bayer Solar hat Solarworld unter anderem dessen führenden Silizium-Experten Professor Peter Woditsch übernommen. Mit dem Konzern verhandeln die Bonner jetzt offenbar über Patente zur Siliziumherstellung. Woditsch glaubt, dass eine Serienfertigung von Silizium speziell für die Verarbeitung in der Fotovoltaik „bis zum Jahr 2006“ realisierbar sei. Solarworld will dann jährlich rund 5.000 t Reinsilizium herstellen, rund 1.200 t davon für den Eigenbedarf in Freiberg.

Auch Weltkonzerne wie Shell und BP sind in den vergangenen Jahren in den Fotovoltaik-Markt eingestiegen. BP Solar ist derzeit Weltmarktführer bei der Herstellung von Solarmodulen, Shell will durch eine Allianz mit Siemens Solar deutlich aufholen. Shell eröffnete 1999 in Gelsenkirchen eine hochmoderne Solarzellenfabrik. BP will noch in diesem Jahr in Hameln den Grundstein für eine Fabrik legen, die Solarzellen aus der BP-Fertigung in Madrid zu Modulen verarbeitet.

Allerdings setzt BP langfristig nicht auf kristalline Zellen, die auf Silizium basieren, sondern auf die so genannte Dünnschicht-Technologie. Konventionelle kristalline Zellen erreichen bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Strom einen Wirkungsgrad von rund 13,5 %. Die Dünnschicht-Technologie ist in der Herstellung deutlich billiger, bleibt im Wirkungsgrad aber hinter kristallinen Zellen zurück. Diese Lücke will BP schließen: „Wir haben in Kalifornien auf der Basis von Cadmium-Tellurid eine Dünnschicht-Technologie entwickelt, die 11,5 Prozent Wirkungsgrad erreicht“, sagt Peter Knoedel, Vorstand der Deutschen BP. „Wir wollen weg von der Silizium-Abhängigkeit.“ Die Dünnschicht-Technologie eigne sich vor allem für große Flächen, etwa an Hausfassaden.

Einen anderen Ansatz verfolgt das Institut für Solarenergieforschung Hameln ( ISFH). Die dortigen Forscher arbeiten an einer Solarzelle, deren Wirkungsgrad 50 % höher sein soll als jener der heute gängigen Typen. Eine der dafür nötigen Entwicklungen ist das Aufdampfen der Metallkontakte auf die Solarzelle. Über die Kontakte wird der Strom abgeleitet. Mit der Hamelner Technik lassen sich besonders kleine Metallkontakte herstellen. Herkömmliche Kontakte werfen einen relativ großen Schatten auf die Siliziumfläche; beim Verfahren des ISFH hingegen wird der Halbleiter kaum abgedunkelt. Dadurch kommt mehr Licht auf dem Silizium an. Mit der Energieausbeute steigt der Wirkungsgrad. „In den nächsten Jahren müsste eine Halbierung der Kosten möglich sein“, glaubt ISFH-Chef Rudolf Hezel.

Erschienen in Ausgabe: 07/2000