Im Rahmen der Photovoltaics Thin Film Week 2010 haben Forscher und Unternehmen gezeigt, wie sie Wirkungsgrade vonn Dünnschichtsolarzellen erhöhen und die Kosten der Module senken möchten.
Bis 2006 lag der Marktanteil der Dünnschicht-Photovoltaik noch im einstelligen Prozentbereich, schon Ende 2010 sollen es 20 bis 30 Prozent sein. Die beiden entscheidenden Schritte, um die Dünnschicht-Technologie marktfähig zu machen sei es, den Wirkungsgrad der Module weiter zu verbessern und die Einstiegskosten zu senken, sagte Rutger Schlattmann, Direktor des Kompetenzzentrums Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik Berlin (PVcomB).
Zu den Vorteilen der Dünnschicht-Zellen zählen auch ein bei sommerlich hohen Temperaturen kaum messbarer Leistungsabfall im Vergleich zu Silizium-Modulen sowie die Erträge auch bei geringer Sonneneinstrahlung. Die Materialien, die zur Herstellung benötigt werden, sind in großen Mengen vorhanden und ermöglichen so eine jährliche Produktion in der Größenordnung von mehreren Gigawatt Leistung.
Die von der Bundesregierung angekündigte Kürzung der solaren Einspeisevergütung sieht Wortmann als Ansporn, die Preise für Module weiter zu senken. "Gefährdet durch den Wegfall der Subventionierung ist vor allem der Produktions-Standort Ostdeutschland", gab Karl-Heinz Remmers, Vorstand der Solarpraxis AG, zu bedenken. Die meisten Dünnschichtfabrikationen befinden sich in den neuen Ländern, 80 Prozent davon allein im Raum Berlin und Brandenburg. Wenn der Markt in ein paar Jahren weltweit größer werde, müsse man wettbewerbsfähig bleiben. Deshalb käme ein Beschluss zur Kürzung der Subventionen in Deutschland zu früh. "Dabei sind wir als Hersteller aber bestrebt, so schnell wie möglich von Subventionen und politischen Rahmenbedingungen unabhängig zu werden", sagte David Wortmann, Vizepräsident von First Solar. Durch Ausbau der Fabriken könne man die Stückkosten senken und weiter in Forschung und Rentabilität investieren.
Trotz voraussichtlichen Wegfalls der Förderung von Solaranlagen auf Ackerflächen will First Solar aber weiterhin hauptsächlich im Bereich Dünnschicht-Großanlagen produzieren. Das sei rentabel, die Gebäudeintegration dagegen nicht interessant genug, so Wortmann. Überall gäbe es andere Standards und Anforderungen, zudem reagiere die Bauindustrie zu langsam.
Dabei sind bereits 80 Prozent der fotovoltaischen Anlagen auf Gebäudedächern installiert, lediglich 20 Prozent auf Freiflächen. Das könnte sich mit den neuen Förderrichtlinien nochmals zugunsten der Gebäudeinstallation verschieben. Andere Solarhersteller wie etwa Sulfurcell arbeiten bereits an einer Standardisierung der Dünnschicht-Module für den Gebäudebereich. Auch Odersun adressiert das Segment der gebäudeintegrierten Fotovoltaik, hat die Zertifizierung der International Electrotechnical Commission für die Standardmodule des Unternehmens auf Basis von Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) erhalten und beginnt mit der Serienfertigung. "Dies ist eine hervorragende Grundlage, um unser Produktportfolio mit kundenspezifischen Solarmodulen für die architektonische Gebäudeintegration zu erweitern. Dafür arbeiten wir schon heute mit verschiedenen Partnern aus dem Baugewerbe zusammen", erläutert der Vorstandsvorsitzende Hein van der Zeeuw.
"Das Potenzial der Dünnschicht-Solartechnologie zum aktuellen Zeitpunkt sind in etwa 100 Watt Leistung im Verhältnis zu 100 Euro Kosten", berichtete Schlattmann. Dies könne man "locker um die Hälfte senken". Problematisch sei noch die Lücke zwischen Labor und Praxis, und die ließe sich in den nächsten Jahren schließen.
Während China mittlerweile Solarzellen in gleichwertiger Qualität liefert, bleibt Deutschland gerade im Anlagenbau in Führung, "denn der lässt sich nicht so einfach kopieren", so Schlattmann. In Anbetracht schwindender fossiler Ressourcen sei später der Modultransport aus China auch nicht mehr rentabel – umso wichtiger, dann genügend Produktionskapazität im eigenen Land zu haben.
"Wir brauchen in den nächsten Jahren Forschungsergebnisse und schlaue Köpfe", so Schlattmann. Die gibt es. Noch während der Thin Film Week wurde bekannt, dass Wissenschaftler am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) einen neuen Weltbestwert aufgestellt haben mit einem Wirkungsgrad von 20,1 Prozent bei Dünnschichtsolarzellen aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Der Durchbruch bei der Materialentwicklung soll nun mittelfristig die Wirtschaftlichkeit deutlich verbessern.
Das ZSW brachte bereits CIS-Module mit der Würth Solar zur Industriereife, heute werden diese mit einer Effizienz von 12 Prozent im Mittel gefertigt, die Kapazität beträgt inzwischen 30 Megawatt pro Jahr. Marktübliche CIS-Dünnschichtmodule verfügen derzeit über einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 11 bis 12 Prozent. Der Modul-Hersteller First Solar, der mit Cadmium-Tellurid im Bereich von 11 Prozent Wirkungsgrad arbeitet, sieht in den nächsten Jahren sogar 16 Prozent als realistisch. Michael Powalla vom ZSW geht davon aus, dass in den nächsten Jahren Wirkungsgrade von 14 bis 15 Prozent auch im kommerziellen Modul erzielt werden können. Nicole Allé