Photovoltaik 16.06.2006, 19:22 Uhr

Solarfolie bildet Alternative zu Silizium-Solarzellen  

VDI nachrichten, Leipzig, 16. 6. 06, mg – Bisher hatte sich die Leipziger Firma Solarion darauf konzentriert, eine flexible und leichte Solarfolie für Nischenanwendungen zu entwickeln. Nun will das Unternehmen den Engpass bei Solarsilizium nutzen, um eine kostengünstige Massenproduktion aufzubauen. Zugleich sollen die Fertigungskosten gesenkt werden.

Solarstrom-Generatoren für Satelliten sollten möglichst leicht sein, platzsparend zu verpacken und widerstandsfähig gegenüber Temperaturschwankungen, Vibrationen und kosmischer Strahlung. Derzeit sind die Solargeneratoren noch mit Solarzellen aus Silizium oder Galliumarsenid bestückt. Der französisch-italienische Raumfahrt-Ausrüster Alcatel Alenia Space arbeitet nun im Auftrag der Europäischen Raumfahrtagentur ESA an neuartigen Solargeneratoren, die deutlich leichter und weniger empfindlich gegenüber Strahlung als die bisher verwendete Technik sein sollen. Die dafür nötigen Dünnschicht-Solarzellen entwickelt die Leipziger Solarion GmbH.

Solarion verfügt über eine wenige Mikrometer dünne, sehr leichte und bewegliche Solarfolie, die sich wegen dieser Eigenschaften für die Raumfahrtanwendung besonders gut eignet. Der ESA-Auftrag und die Weiterentwicklung der Solarfolien-Technologie laufen bei Solarion seit vier Jahren parallel. „Die Raumfahrtprojekte beschäftigen uns zu 70 %“, berichtet Technikchef und Prokurist Karsten Otte. „Die dabei existierenden Synergieeffekte unterstützen auch unsere Entwicklung für den terrestrischen Markt.“

Ein Partner dabei ist die im sächsischen Coswig ansässige HTS Hochtechnologiesysteme GmbH, die mit den Solarion-Zellen bereits einen kleinen Raumfahrt-Solargenerator für Demonstrationszwecke gebaut und unter Weltraumbedingungen getestet hat. Wie HTS-Geschäftsführer Wolfgang Göhler berichtet, hielt er den hohen mechanischen Belastungen, wie sie bei einem Raketenstart auftreten, und den im Weltall üblichen Temperaturschwankungen von -180 °C bis +50 °C stand. „Die Funktionsfähigkeit des Generators war vor und nach dem Test annähernd gleich“, beschreibt er das Ergebnis.

Neben den Raumfahrtprojekten arbeitet Solarion mit weiteren Partnern auch an Nischenanwendungen wie Strom liefernden Autodächern und Textilien sowie selbstversorgenden Handys und Geldkarten. Gleichzeitig hat das im Jahr 2000 gegründete Unternehmen in den vergangenen Jahren einen Produktionsprozess für die zunächst nur als Labormuster verfügbare Solarfolie entwickelt. Inzwischen können die Leipziger auf ihren Pilotanlagen ein 20 cm breites und 100 m langes Solarfolienband herstellen, aus dem schließlich die Solarzellen gefertigt werden. „Unsere Zelle erreicht nach eigenen Messungen einen Wirkungsgrad von 6,5 %“, berichtet Otte. „Und wir wissen auch schon, wie wir sie weiter optimieren können.“

Dabei konzentrieren sich die Leipziger derzeit darauf, die Produktionskosten je Watt Spitzenleistung für ihre Fotovoltaikzellen zu senken. Mit einer möglichst preiswerten Solarzelle wollen sie den gegenwärtigen Solarboom nutzen, in dem herkömmliche Silizium-Solarzellen für mehr als 2 €/W gehandelt werden. Geplant ist, bis 2008 eine Massenproduktion von Solarzellen mit einer jährlichen Produktionsmenge von 25 MW aufzubauen. „Dann kommen wir auf Zellkosten von weniger als 1 €/W“, glaubt Solarion-Geschäftsführer Walter Andress. Später sollen sie sogar unter 0,5 €/W sinken.

Die Solarfolie selbst kann laut Otte so preisgünstig werden, weil sie vergleichsweise wenig Material und Energie erfordert und in einem effektiven Rolle-zu-Rolle-Prozess hergestellt wird. Als Trägermaterial dient eine hauchdünne Kunststoff-Folie, die zunächst eine Molybdänschicht für den Rückkontakt der Solarfolie erhält. Danach wird mit einem speziellen Ionenstrahl-Prozess eine Halbleiterschicht aus Kupfer, Indium und Selen (CIS) aufgetragen, die für die Stromproduktion sorgt. In weiteren Verfahrensschritten erhält die Solarfolie eine Pufferschicht aus Cadmiumsulfid und eine Frontkontakt-Schicht aus Zinkoxid, bevor sie auf Zellengröße zugeschnitten und mit Metallkontakten überzogen wird.

Jeder Schritt erfolgt derzeit in einzelnen, voneinander getrennten Anlagen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten. Mit Abstand am langsamsten läuft die CIS-Beschichtung, die derzeit das gesamte Verfahren abbremst. Deshalb will Solarion zunächst in einen weiteren Vakuum-Rollenbeschichter für diesen Teilprozess investieren. Größere Anlagen, die 80 cm bis 100 cm breite Folienbänder beschichten können und damit eine Massenproduktion erlauben, sollen im Jahr 2007 angeschafft werden.

STEFAN SCHROETER

Von Stefan Schroeter
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