Das britische Solarunternehmen Oxford PV wird in Brandenburg eine Pilotlinie zur Aufskalierung der Perowskittechnologie aufbauen. Zusammen mit einem Hersteller von kristallinen Silziummodulen soll eine Tandemzelle aus beiden Technologien entwickelt werden. Die ersten Produkte werden für Ende 2018 erwartet.
Der britische Entwickler von Solartechnologien Oxford Photovoltaics wird den Standort von Bosch CIS Tech in Brandenburg an der Havel übernehmen. Das Unternehmen hat von Bosch das Grundstück, die Gebäude und einen Teil des Equipments erworben. Damit wollen die Briten die von ihnen entwickelte Perowskittechnologie bis zur Produktreife weiterentwickeln. Dazu bauen die Ingenieure von Oxford PV in Brandenburg eine Pilotlinie auf, auf der sie die bisher nur auf Laborgröße gezeigten Wirkungsgrade der Technologie in die Massenfertigung und vor allem auf die normale Wafergröße hochskalieren.
Am Ende soll der Wirkungsgrad von derzeit 24 Prozent, den die Oxforder auf einer Zelle mit einer Kantenlänge von drei Zentimetern gezeigt haben, auf Zellen mit einer Kantenlänge von 156 Millimetern mit möglichst wenig Verlusten übertragen werden. „Das ist eine Skalierung um einen Faktor von weniger als 30, was für einen Ingenieur eine machbare Größenordnung ist“, betont Frank Averdung, Geschäftsführer von Oxford PV.
30 Prozent Effizienz im Blick
Sollte das den Oxfordern mit ihrer Pilotlinie in Brandenburg gelingen, wäre dies der erste Schritt in die Massenfertigung der Perowskittechnologie. Denn das Unternehmen hat schon eine Vereinbarung mit einem gro0en asiatischen Modulhersteller, der bisher nicht genannt werden will, mit dem die Umsetzung auf Modulebene erfolgen soll. Dazu setzt Oxford PV mit seinem Partner auf die Tandemzelle. Für diese wird auf eine normale kristalline Zelle eine Perowskitschicht aufgebracht und das Gesamtpaket verschaltet. Der Vorteil ist, dass dann ein breiteres Lichtspektrum für die Stromproduktion genutzt werden kann und damit der Gesamtwirkungsgrad des Gesamtpakets größer ist als der der einzelnen Technologien. Die Partner versprechen sich davon einen Wirkungsgrad von 28 Prozent. „Mittelfristig werden wir damit auch die 30 Prozentgrenze erreichen“, ist Averdung optimistisch.
Lichtspektrum besser ausnutzen
Um das Tandem aufeinander abzustimmen, nutzen die Oxforder den Vorteil der Perowskite. Denn es ist möglich, die Zellen auf die Absorption einer ganz bestimmten Wellenlänge einzustellen. „Die Perowskitzellen können so hergestellt werden, dass sie vor allem im blauen Lichtspektrum absorbieren“, erklärt Averdung. „Die kristalline Zelle hingegen nutzt eher den roten Teil des Lichtspektrums. Auf diese Weise kann das vorhandene Lichtspektrum besser ausgenutzt werden.“ Averdung geht bei seiner Rechnung davon aus, dass die Perowskitschicht der Zelle einen Wirkungsgrad von 17 Prozent auf der Größe einer Industriezelle erreicht. Diesen kann man vollständig nutzen, während kristalline Zelle die Hälfte ihrer Effizienz verliert. Wenn man aber eine effiziente kristalline Zelle mit einem Wirkungsgrad von 22 Prozent nimmt, bleiben immer noch elf Prozent übrig. Zusammen mit den 17 Prozent des Perowskitwirkungsgrads ergebe dies einen Gesamtwirkungsgrad des Pakets von 28 Prozent, rechnet Averdung vor. Nachteil ist allerdings, dass gerade der Wirkungsgrad der Schicht besser ist, die auf den energieärmeren Teil des Lichtspektrums spezialisiert ist.
In bestehende Produktionslinien integrieren
Die Technologie, wenn sie denn einmal aufskaliert ist, kann dann relativ leicht in die Massenfertigung übertragen werden. Denn das Auftragen der Perowskitschicht passiert mittels eines Sputterprozesses und wird nicht aufgedruckt. Durch diesen trockenen Prozess kann der Schritt der Beschichtung der Solarzelle mit einer Perowskitschicht relativ einfach in die bestehende Massenfertigung mit den derzeit genutzten Solarzellen integriert werden. Im ersten Industrialisierungsschritt erwartet Averdung allerdings keine Senkung der Kosten pro Leistung auf der Modulebene durch die Steigerung des Wirkungsgrades. Denn sowohl die Integration des zusätzlichen Produktionsschritts als auch die Beschichtung der Zellen selbst kosten schließlich Geld. Durch den höheren Wirkungsgrad des Moduls, das mit den Tandemzellen hergestellt wird, sinken die Kosten für die anderen Komponenten der Anlage (Balance of System – BOS). Averdung geht dabei von einer Preisersparnis bei der Installation der effizienteren Module von 15 Prozent aus.
Gute Bedingungen in Brandenburg
In Brandenburg sind derzeit vier Ingenieure damit beschäftigt, den Aufbau der Pilotanlage vorzubereiten. Bis Jahresende soll diese stehen. Bis Mitte des kommenden Jahres werden in Brandenburg 25 Mitarbeiter mit der Aufskalierung der Perowskittechnologie beschäftigt sein. Für Oxford PV standen weltweit mehrere Standorte für die Fabrik zur Debatte. In Brandenburg habe man aber die besten Bedingungen vorgefunden. Denn die Mitarbeiter von Bosch CIS Tech haben ausreichend Erfahrungen mit der Dünnschichttechnologie und mit den Problemen bei der Aufskalierung. Außerdem konnte Oxford PV auf das bestehende Equipment in Brandenburg zurückgreife, was die Investitionen in die Pilotlinie verringert. (Sven Ullrich)
