Photovoltaik 04.02.2011, 19:51 Uhr

Der verlorene Charme der dünnen Solarzellen

Eine Siliziumsolarzelle, gefertigt aus einem 200 µm dicken Wafer, ist das Arbeitspferd der Photovoltaik. Noch vor wenigen Jahren sollten wenige µm dicke Dünnschichtzellen diese Standardtechnologie verdrängen. Davon ist heute kaum noch die Rede.

Das Rumoren begann im März 2010. Erste Gerüchte tauchten auf, der amerikanische Technologiekonzern Applied Materials werde sich aus der amorphen Dünnschichttechnik, kurz a-Si, zurückziehen. Die Amerikaner, die Produktionsanlagen für diese Solarzellen herstellten, dementierten, andere nährten sie. Im Sommer dann der Paukenschlag: Applied Materials verkündete tatsächlich das Ende der „SunFab“ als schlüsselfertige Produktionsanlage für Silizium-Dünnschichtmodule.

Dünne Solargeneratoren verlieren Charme

Der ganze Vorgang weckt Zweifel an dem prognostizierten Siegeszug der Dünnschichttechnologie. Von den ehemals 180 Unternehmen der Dünnschichttechnik ist nur eine Handvoll übrig geblieben. Die dünnen Solargeneratoren haben offenbar viel von ihrem Charme eingebüßt. Der gründete sich ursprünglich auf dem Preisvorteil gegenüber den dicken, kristallinen Vettern, den klassischen Solarzellen mit rund 200 µm Dicke.

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Mitte 2008 zahlte ein Händler für ein kristallines Standardmodul etwa 3,50 €/W Nennleistung. Etwa zur gleichen Zeit bot der japanische Hersteller Kaneka seine a-Si-Dünnschichtmodule für 2,10 €/W im Internet an.

Analyst Matthias Fawer von der Schweizer Bank Sarasin & Cie. bezifferte damals die Produktionskosten der Cadmiumtellurid-Module des Kostenführers First Solar auf 0,90 €/W. Nun sind Kosten nicht gleich Preise, aber die Aussage war klar: Zwischen den Preisen für kristalline und denen für Dünnschichtmodule klafften 2008 Welten.

Das hat sich heute grundlegend geändert. Die vom Internethandelsportal „pvXchange“ im Dezember 2010 ermittelten Preise zeigen eine völlig neue Photovoltaikwelt. Der durchschnittliche Nettopreis eines kristallinen Solarmoduls aus chinesischer Fertigung betrug demnach 1,57 €/W. Der Durchschnittspreis der Dünnschichtmodule lag zwischen 1,46 €/W und 1,28 €/W – je nach Technologie (s. Kasten).

„In absehbarer Zeit wird es keine nennenswerten Preisunterschiede mehr geben.“

Der Preisvorsprung der Dünnschichtmodule ist also fast abgeschmolzen. Dieser Trend setzt sich fort. Fawer in einem Interview: „In absehbarer Zeit wird es keine nennenswerten Preisunterschiede mehr geben.“ Für den Preisverfall der kristallinen Technik gibt es mehrere Gründe. Als Erstes der faktische, politisch motivierte Zusammenbruch des spanischen Marktes. Er war der Auftakt für das Krisenjahr 2009, das von Finanzierungsproblemen bei Photovoltaikparks, Nachfrageeinbrüchen, billigem Silizium und globalen Überkapazitäten in der Branche geprägt war. Als Zweites drückt die Kürzung der Einspeisevergütung für Solarstrom im weltweit wichtigsten Markt Deutschland die Preise in den Keller.

Die Dünnschichthersteller können nicht im gleichen Maße mithalten – jedenfalls nicht alle. Zuerst erwischte es die a-Si-Technologie. Applied Materials konnte fast anderthalb Jahre lang keine Neukunden für seine a-Si-Produktionslinie finden. „Durch den Preisverfall beim kristallinen Silizium sind die potenziellen Kunden mit ihren Kalkulationen nicht mehr hingekommen. Das haben die sich anders vorgestellt“, erklärt der damalige CTO für das Solargeschäft, Winfried Hoffmann. Zwei Kunden meldeten im Sommer 2009 Insolvenz an.

Die Anbieter des einschlägigen Produktionsequipments der a-Si-Technologie wie Applied Materials oder Oerlikon Solar sehen deswegen noch nicht gleich die Götterdämmerung heraufziehen. Hoffmann hat den Job gewechselt – er ist jetzt Berater – , aber er betont: „Applied Materials ist keinesfalls aus der Dünnschichttechnologie ausgestiegen. Einzelkomponenten für die Fertigung verkaufen wir weiter.“ Euphorisch hört sich anders an.

Photovoltaik: Siliziumdünnschicht steht mit dem Rücken zur Wand

Verschärfend wirkt sich aus, dass die Erhöhung der Zelleffizienz bei allen Dünnschichtkonzepten länger dauert als gedacht. Zumindest die Siliziumdünnschicht steht mit dem Rücken zur Wand. Bernhard Dimmler, technischer Geschäftsführer bei Würth Solar, gibt die aktuellen Effizienzen für industrierelevante Module der Silizium-Dünnschichttechnik mit 5 % bis 8 % an, gegenüber bis zu 11 % für den Konkurrenten Cadmiumtellurid und bis 14 % für Kupfer-Indium-basierte Module (CIS).

Ein wirklicher Durchbruch deute sich Dimmler zufolge für Dünnschichtsilizium und Cadmiumtellurid auch mittelfristig nicht an: 10 % bis 12 %, so schätzt Dimmler, könnten die mikromorphen Module realistisch erreichen. Er gibt zu bedenken: „Die CIS-Module hätten sich dann aber in Richtung 17 % verabschiedet, die kristallinen Standardmodule sogar bis 20 %.“

Der prognostizierte Siegeszug der Dünnschichttechnologien findet vorläufig nicht statt, die Entwicklung zeigt sich gebremst. Die Dünnschichtbranche müsse laut einer Sarasin-Studie deutlich ihre Kosten in Richtung 0,40 €/W senken, um gegenüber den kristallinen Modulen wettbewerbsfähig zu bleiben – eine Herkulesaufgabe.

Ein Beitrag von:

  • Jörn Iken

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