ZSW und HZB legen aktuelle Daten vor – neue Chancen für die EU-Solarindustrie
Weitaus die meisten PV-Anlagen weltweit sind mit Solarzellen aus kristallinem Silizium bestückt. Dank bedeutender Fortschritte in der CIGS-Dünnschichttechnologie könnte sich dies künftig ändern. Zu diesem Schluss kommt eine Untersuchung, die das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) gemeinsam mit internationalen Experten aus Forschung und Industrie durchgeführt haben.
Die CIGS-Dünnschicht-Technologie (siehe: solarify.eu/cigs-solarzelle) als am weitesten entwickelte Silizium-Alternative mit den höchsten Wirkungsgraden wird derzeit immer effizienter und preiswerter. Die Zeit für Unternehmen, hier Produktionskapazitäten auszubauen, sei gerade besonders günstig. Für die Solarindustrie in Europa eröffnen sich dadurch große Chancen, so die Partner in einem auf www.cigs-pv.net veröffentlichten „White Paper“.
Die Zahlen sind beeindruckend: Im Jahr 2015 wurden weltweit 52 GW Solarstromleistung neu installiert – ein erneuter Rekord. Insgesamt beträgt die global installierte Leistung mindestens 220 GW. Die jährliche Nachfrage soll in den nächsten Jahren auf über 100 GW steigen, die Überkapazitäten schwinden. Das macht bald neue Solarfabriken nötig.
Wirkungsgrad und Kosten nähern sich der Silizium-PV an
Der Platzhirsch unter den PV-Technologien mit einem überragenden Marktanteil von mehr als 90 Prozent ist immer noch die multikristalline Silizium-PV. Die Fortschritte der Dünnschicht-Photovoltaik auf Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) lassen aber auf-horchen. Nach dem Eintritt in die Massenproduktion im Gigawattmaß-stab inklusive schlüsselfertiger Produktionsanlagen purzeln aktuell die Rekorde.
Während multikristalline Siliziumzellen heute Wirkungsgrade von 21,3 Prozent erreichen, kommen CIGS-Solarzellen inzwischen schon auf 22,3 Prozent. Bei den Modul-Wirkungsgraden ist die Silizium-PV nur noch geringfügig besser, die beiden Technologien liegen mit 15 bis 17 Prozent Effizienz nah beieinander. Die Produktionskosten der CIGS-Module sind mittlerweile sogar auf das Niveau der Siliziumtechnologie gesunken – 40 US-Ct/W.
Bereits 2014 hatte die Innovationsallianz Photovoltaik gemeldet: „Dünnschicht und Kristallin Kopf-an-Kopf„. Zusammen mit dem ZSW sei es unter anderem gelungen, die Geschwindigkeit der Beschichtungsprozesse bei der Modulproduktion zu verdoppeln und den Materialaufwand bei der Beschichtung weiter zu reduzieren. Das Forscherteam habe mit seiner Arbeit „an drei Stellschrauben (gedreht): Produktivität, Qualität und Kosten der Herstellung bei CIGS-Modulen“. So sei der Abscheideprozess für die CIGS-Schicht um den Faktor 2 gesteigert worden, so dass nur noch die Hälfte der Produktionsanlagen benötigt wird. Die Abscheidung der Pufferschicht, die bisher im Einzelprozessverfahren erfolgte, sei zu einem Durchlaufprozess weiter entwickelt worden: Erstmals sei damit kontinuierliche Prozessführung möglich. Die Anlagenkosten seien zugleich etwa halbiert worden. Außerdem habe der Modulwirkungsgrad durch die Ausweitung des Einsatzes von Lasertechnik anstelle mechanischer Strukturierungsschritte um 0,5 Prozentpunkte verbessert werden können – in der Photovoltaik ein kleiner Quantensprung.
Da die Produktionskapazitäten der recht jungen Dünnschicht-PV noch nicht so groß sind wie bei ihrer Konkurrenz, sind nach einem Ausbau deutlich bessere Werte möglich. Wirkungsgrade von 18 Prozent und mehr sowie Kosten von rund 25 US-Ct/W sind laut Aussagen der Industrie bei CIGS-PV-Fabriken mit einer jährlichen Kapazität von 500 bis 1.000 MW erreichbar. Die konkurrenzfähigen Kosten stellen sich, anders als bei der Silizium-PV, bereits bei einem vergleichsweise geringen Produktionsvolumen ein. Für Investoren bedeutet das deutlich niedrigere Einstiegsinvestitionen.
Folgt: Konkurrenz für multikristalline Silizium-Module wird stärker