Solarindustrie: Auf der Suche nach dem Wirkungsgrad

Freitag, 23. Januar 2009 16:41
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(IT-Times) Im letzten Jahr, da brummte es ordentlich in der Solarbranche. Und weltweit wurden die Kapazitäten für die einzelnen Wertschöpfungsstufen so gut es geht in die Höhe geschraubt. Manches Unternehmen machte das auf Pump und nun zeigt sich, dass genau darin eine gewisse Gefahr lauern kann. 

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Nichtsdestotrotz: Die Solarenergie ist eine Energieform mit einer gehörigen Portion Zukunftspotenzial. Äußere Faktoren wie der Treibhauseffekt und die Reaktion der Politik darauf spielen der Branche in jedem Fall in die Karten. Doch können sich die Unternehmen sicherlich nicht darauf verlassen, dass sich der Erfolg von allein einstellt. Die sich abzeichnenden Überkapazitäten in einzelnen Wertschöpfungsstufen werden einen Preisverfall nach sich ziehen, ähnlich wie man es immer wieder in der Computer-Chip-Branche beobachten kann. Auf der anderen Seite sind Technologien noch nicht so ausgereift, dass dort keine Entwicklungssprünge mehr möglich sind. So können Unternehmen mit einer produktiven Forschungs- und Entwicklungsabteilung noch Vorsprünge für sich am Markt erarbeiten.

Silizium: Grenzenlos verfügbarer Rohstoff


Die Zelle ist die kleinste Einheit, die in einem Solarmodul zum Einsatz kommt. Sie werden - zumindest in der noch dominierenden Herstellungsform auf Siliziumbasis - aus Wafern gefertigt. Die Qualitätsgüte eine Zelle lässt sich an ihrem Wirkungsgrad ablesen. Hier sind es die Unternehmen Sanyo und Sunpower, die die Nase vorn haben und einen Wirkungsgrad jenseits der 20 Prozent erzielen. Da wollen Firmen wie die deutsche Stiebel Eltron noch hin, wie die Financial Times Deutschland berichtet. Im Labor wurde bereits ein Wirkungsgrad von 24,7 Prozent erzielt. Aktueller Weltrekord.

Der Wettlauf ist aber noch nicht beendet und das hat einen einfachen Grund: Steigt der Wirkungsgrad, sinken die Produktionskosten, da für gleiche Leistung weniger Material eingesetzt werden muss. Müsste sich Solarenergie im freien Wettbewerb bewähren, hätte sie aktuell noch schlechte Karten, da die Produktionskosten einfach noch zu teuer sind. Eine Steigerung des Wirkungsgrades bei herkömmlichen Solaranlagen auf Siliziumbasis scheint eine Antwort darauf zu sein.

Silizium wird aus Sand geschmolzen, der unbegrenzt verfügbar ist. Monokristallines Silizium wird aus der Schmelze gezogen. Die Kristallstruktur im Inneren ist homogen. Polykristallines Silizium hingegen verfügt über eine Struktur, in der mehrere Kristalle beim Erstarren nebeneinander wachsen. Erkennbar sind polykristalline Zellen durch die sichtbaren Korngrenzen, es entsteht ein Metal-Flake-Effekt. So erklärt es SolarWorld, ein führendes deutsches Solarunternehmen mit einem angestrebten Jahresumsatz jenseits der Milliarde Euro.

Sand, um Silizium herzustellen, ist zwar unbegrenzt verfügbar. Silizium selbst ist im letzten Jahr jedoch schon zum Engpass in der Branche geworden, da die Rohstofflieferungen mit den wachsenden Kapazitäten nicht adhoc mitwuchsen. Hersteller von Solarzellen und -modulen haben sich daher durch langfristige Verträge die Lieferung von Silizium gesichert. Der Schuss geht nun nach hinten los, da die langfristigen Verträge in der Regel abgeschlossen wurden, als die Branche von grenzenlosem Wachstum ausging. Dementsprechend hoch sind die Lieferpreise, die mit den Lieferanten des Rohstoffs abgeschlossen wurden. Nun klagt die Branche über Überkapazitäten, damit einhergehend sinkende Margen, kann zugleich aber beim Einkauf keine Einspareffekte realisieren.

Dünnschichtmodule: Günstiger aber weniger wirksam

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Neben der Steigerung des Wirkungsgrades arbeitet die Industrie auch an alternativen Formen zur Produktion von Solarzellen und -modulen. Dünnschichtmodule lautet das Stichwort. Hierbei wird die Siliziumschicht durch dünnere und günstigere Materialschichten, bestehend aus unreinem Silizium, Kupfer, Indium und Gallium, ersetzt. Das aktuelle Problem: Der Wirkungsgrad von Dünnschichtmodulen ist noch gering im Vergleich zu den anderen Modulen. So wird der Vorteil der deutlich günstigeren Materialkosten wieder ausgeglichen. Aktuell ist nicht absehbar, welche Variante sich am Markt dauerhaft etablieren wird. Unternehmen wie Schott Solar setzen daher auch auf beide Methoden und produzieren sowohl polykristalline Solarzellen auf Siliziumbasis als auch Dünnschichtmodule.

Ungebremster Forschungsdrang

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Unternehmen wie Roth & Rau setzten auf die Verschmelzung von positiven Eigenschaften der einzelnen Herstellungsweisen. So wurde jüngst gemeinsam mit der Innovalight Inc. eine neue Pilotlinie für die Produktion von Solarzellen in Betrieb genommen. Das System basiert dabei auf einer Silizium-Tintenstrahldruck-Technologie. Ziel der Produktionslinie ist die hochwertige, jedoch kostengünstige Herstellung von Solarzellen. Hierzu, so Roth & Rau, seien die Kostenvorteile der kristallinen Silizium-Wafer-Technologie (s. Foto) mit der hochwertigeren Silizium-Drucktechnologie verbunden worden. Im Verbund mit herkömmlicher Silizium-Solarzellentechnologie soll die Silizium-Druckplattform ein überzeugendes Kostensenkungspotenzial aufweisen. Das wäre dann schon ein dritter Weg, um Solartechnologie im Wettbewerb ohne Subventionen bestehen lassen zu können.

Einen möglichen vierten Weg versuchen jeweils Stiebel Eltron und Sunpower zu gehen. Sie entwickeln jeweils sogenannte Rückkontaktzellen. Hierbei sind die Stromanschlüsse auf der Rückseite der Zelle angebracht. Der Vorteil: Es gibt keine Kontakte mehr, die auf der Vorderseite einen Schatten werfen können. Um bis zu fünf Prozentpunkte soll so der Wirkungsgrad gesteigert werden.

Einen vergleichbar geringen Innovationsgrad weist die Produktion von Solarmodulen auf – vereinfacht ausgedrückt: Der Zusammenschluss von einzelnen Solarzellen zu einem Verbund. Bei der Produktion dieser Module wird es voraussichtlich einen Preiskampf geben, den vermutlich asiatische Massenanbieter für sich entscheiden können. Die Zukunft der aktuell auf dem Weltmarkt hoch angesehenen deutschen Unternehmen wie SolarWorld oder Q-Cells kann daher insbesondere in der Forschung und Entwicklung liegen. Die Forschung braucht sich dabei nicht allein auf die Solarzelle zu konzentrieren. Auch innovative Lösungen für die Installation von Solarmodulen auf Flachdächern oder für Solarparks, die sich nach der Sonne ausrichten, sind hier denkbar.

Innovationen sind für das Überleben wichtig

Das Marktforschungsunternehmen iSuppli Corp. warnte jüngst vor einer drohenden Rezession in der Solarbranche. Demnach werden Überkapazitäten und nachlassende Nachfrage in diesem Jahr zu fallenden Preisen führen. Dem kann man sich am besten entziehen, wenn man zu den Technologieführern der Branche zählt. iSuppli jedenfalls erwartet für 2009 einen weltweiten Umsatzrückgang von knapp 20 Prozent. Nach einem Gesamtjahresumsatz von 15,9 Mrd. US-Dollar in 2008 soll der Branchenumsatz voraussichtlich auf 12,9 Mrd. Dollar sinken. Gegenläufig zu den sinkenden Umsätzen gestaltet sich allerdings die Entwicklung der Kapazitäten. So erwartet iSuppli einen Anstieg der Gesamtkapazitäten um 9,6 Prozent auf 4,2 Gigawatt. Produziert würden hingegen 62 Prozent mehr Panels mit einer Gesamtleistung von rund 11,1 Gigawatt. Alleine an diesem Überschuss an Angebot zeige sich, wie extrem die Preisabstriche werden könnten. Bereits im letzten Jahr war das Angebot doppelt so hoch wie die Nachfrage, in 2009 soll das Angebot 168 Prozent über dem Nachfrageniveau liegen. Eine Stabilisierung des Marktes erwarten die Marktforscher erst für die zweite Jahreshälfte 2010. So würden dann, nachdem zahlreiche schwache Anbieter vom Markt verschwunden seien, die Umsätze auf dem Photovoltaik-Markt wieder steigen.
 
Derzeit ist Deutschland international führend, nahezu entlang der gesamten solaren Wertschöpfungskette. Das hängt auch mit der staatlichen Förderung alternativer Energie in Deutschland und durch die EU zusammen. Vor allem die Hersteller von Vorprodukten wie Wafer und Solarzellen spüren derzeit aber schon einen neuen Preisdruck. In der jüngeren Vergangenheit sind die Modulpreise immer weiter gesunken, die Kosten für Wafer und Zellen aufgrund bestehender Verträge jedoch gleich hoch geblieben, was sich negativ auf den Gewinn der Hersteller auswirkt.

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Meldung gespeichert unter: Solartechnik, Special am Freitag

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