Ziel: 30 Prozent aus dem Modul

Einige halten die Dünnschichtmodule für erledigt, andere sehen ihre Zeit erst noch kommen: Obwohl in Zentraleuropa die kristallinen Solarmodule fast 90 Prozent des Modulgeschäfts dominieren, bringen die Anbieter von CIS-Modulen immer wieder spannende Neuheiten auf den Markt. Der weltgrößte Anbieter ist Solar Frontier aus Japan.

In diesem Jahr erweitert der Hersteller seine standardisierten Dünnschichtpakete für verschiedene Dachformen und Baugrößen. Die Power Sets bestehen aus leistungsstarken CIS-Modulen sowie darauf abgestimmten elektrischen Komponenten. Die eingesetzten Turbo-Wechselrichter sowie die neuen Piko-Wechselrichter von Kostal wurden für die jeweiligen Setgrößen optimiert.

Neue Wechselrichter von Kostal

Das neue Power Set Maxi umfasst alle Leistungsgrößen von 4,8 bis 9,9 Kilowatt sowie einen dreiphasigen Piko-Wechselrichter von Kostal Solar Electric mit zwei MPP-Trackern. Durch den zweiten MPP-Tracker bietet das Power Set Maxi für große Privatdächer mit zwei Strings eine sehr einfache Systemlösung, die sich schnell planen und montieren lässt.

Das neue Power Set Mini ist dagegen speziell für kleinere Dächer ausgelegt. Es besteht aus zwölf Modulen und bietet eine Leistung von zwei Kilowatt. Der darauf abgestimmt Wechselrichter „Mini“ ist einphasig. Die beiden neuen Varianten ergänzen das bisherige Power Set Turbo, das in den Größen von 2,4 bis 8,2 Kilowatt erhältlich ist, wahlweise mit ein- oder dreiphasigem Wechselrichter.

Monitoring kostenfrei im Paket enthalten

Noch erreichen die CIS-Module nicht die hohe Flächeneffizienz der monokristallinen Konkurrenz. Doch polykristalline Module haben nahezu keinen Vorsprung mehr. Zumal die Dünnschichtmodule mit Schwachlicht und Verschattung deutlich besser zurechtkommen und geringere Leistungsverluste bei hohen Temperaturen im Sommer aufweisen. In der Summe ist ihr spezifischer Ertrag je Kilowatt installierter Leistung höher.

Die Power Sets von Solar Frontier eignen sich für private Dachanlagen ab 15,6 Quadratmeter Fläche. Dank der vielfältigen Konfiguration können sie auf den unterschiedlichsten Dächern und Neigungswinkeln installiert werden. Alle Power Sets verfügen über eine zehnjährige Systemgarantie.

Zudem bekommt der Solarkunde das integrierte und kostenfreie Monitoring der Anlage. Wird ein Power Set entsprechend den Eigenheiten der CIS-Module geplant und installiert, können die jährlichen Erträge pro Kilowatt sogar deutlich höher liegen als bei kristallinen Modulen.

So erzielen Dachanlagen mit CIS-Modulen in Nordrhein-Westfalen unter Umständen bis zu 1.100 Kilowattstunden je Kilowatt Systemleistung. „Mit der Erweiterung des Portfolios für private Dachanlagen kommen wir jetzt der hohen Nachfrage entgegen und bieten unseren Installateuren mehr Variabilität und Auswahl“, kommentiert Wolfgang Lange, Geschäftsführer von Solar Frontier Europe. „Unsere Kunden erhalten dadurch noch individuellere Lösungen für ihr Dach, die zudem einfach zu installieren sind.“

Kraftwerksblöcke als Standardpakete

Für den gewerblichen Bereich bietet Solar Frontier größere Kraftwerksblöcke als Standardpakete, die sich für beliebig große Dächer kombinieren lassen. So wurden in den Niederlanden auf den Lagerhallen von Thyssen Krupp Materials insgesamt 2,3 Megawatt installiert.

Das in den Gemeinden Veghel und Zwijndrecht angesiedelte Projekt besteht aus zwei Dachanlagen auf Lagerhäusern. Mit insgesamt 30 Wechselrichtern und 13.472 CIS-Modulen ist es eines der größten Solarprojekte in den Niederlanden. Die Module wurden ab Mai 2015 geliefert, im Juni begann die Montage. Bereits im Juli gingen die Generatoren ans Netz. Zwischen Juli und November lieferten die Anlagen sechs Prozent mehr Solarstrom als prognostiziert.

Die Zuverlässigkeit der CIS-Module in ammoniakhaltiger Umgebung war ein entscheidender Faktor. Da sich die 2.970 Quadratmeter große Lagerhalle von Thyssen Krupp Materials in Veghel in der Nähe eines Brutgebiets für Seemöwen befindet, haben die Betreiber mit Vogelkot zu kämpfen. Er beeinträchtigt die Leistung der Module. Die CIS-Module von Solar Frontier weisen eine zertifizierte Beständigkeit gegen Ammoniak auf und behalten ihre Leistungsfähigkeit auch in diesem Umfeld.

Während bei uns der kleinteilige Dachmarkt dominiert, brummt andernorts das Geschäft der Solarparks auf der freien Fläche. Kostenführer ist First Solar aus den USA, das Unternehmen produziert und installiert Dünnschichtmodule aus Cadmiumtellurid. Auch Solar Frontier ist mit seinen CIS-Modulen in diesem Segment erfolgreich. Denn die Abscheidung der Absorber auf der metallischen Rückelektrode lässt sich in einem vollautomatischen Prozess erledigen.

Allein das Werk in Miyazaki im Süden der japanischen Inselkette stößt im Jahr rund ein Gigawatt der CIS-Paneele aus. Vor Jahresfrist gab das Unternehmen den Bau einer neuen Fabrik in der Tohoku-Region nördlich von Tokio bekannt. Denn der Heimatmarkt brummt, weltweit zieht die Nachfrage nach Dünnschichtmodulen stark an. Pro Grad Celsius fällt ihre Leistung deutlich geringer ab als bei den kristallinen Zellen aus Siliziumwafern.

Das bedeutet, dass vor allem in den wärmeren Breiten die Dünnschichtmodule höhere Erträge abwerfen. Wo ausreichend Flächen für Solarparks verfügbar sind, macht die Dünnschicht zunehmend das Rennen. Um eine CIS-Modulfabrik aufzubauen, braucht man weniger als einen US-Dollar pro Watt Jahresausstoß. Die Investition in neue Werke für kristalline Module ist etwa viermal höher, wobei in erster Linie die Herstellung der Siliziumzellen viel aufwendiger und teurer ist.

Rekordzelle aus dem Labor

Und die Ingenieure in Miyazaki denken schon weiter: Ende vergangenen Jahres stellten sie ein Rekordmodul mit einem Wirkungsgrad von 22,3 Prozent vor. Das Labormodul war sehr klein, nur 0,5 Quadratzentimeter. Aber in wenigen Jahren wird es in die Massenfertigung einfließen.

Dann wird es für die Hersteller kristalliner Zellen und Module schwer, so schnell wie die Dünnschichtbranche zu expandieren. Satoru Kuriyagawa, Chief Technology Officer von Solar Frontier, stellt in Aussicht: „Dieser jüngste Erfolg bringt uns einen weiteren Schritt näher an unser langfristiges Ziel heran, die 30-Prozent-Marke unter dem Einsatz von CIS zu knacken.“

Solar Frontier entwickelte die Zelle unter Verwendung des gleichen Beschichtungsverfahrens mit anschließender Selenisierung, das auch in der Massenproduktion eingesetzt wird. Dies erlaubt es dem Unternehmen, die jüngsten Fortschritte in allen zukünftigen Produktionsstätten einzusetzen. Ein Beispiel: Ein Teil der Technologie, die für Solar Frontiers bisherige Rekordzelle von 20,9 Prozent im April 2014 genutzt wurde, ist bereits im neuen Werk in der Region Tohoku implementiert. Die Module haben bereits einen Serienwirkungsgrad von 14,7 Prozent.

www.solar-frontier.eu

Wirkungsgrad von 17,9 Prozent erreicht

Der Modulhersteller Avancis aus Torgau hat mit CIGS-Modulen einen Wirkungsgrad von 7,9 Prozent erreicht. Der Spitzenwert bezog sich auf eine Aperturfläche von 622 Quadratzentimetern, er wurde vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) bestätigt.

Avancis stellt Dünnschichtmodule der Baureihe Power Max mit einem Quadratmeter Fläche her. Der Wirkungsgrad von fast 18 Prozent ermögliche von dieser Fläche immerhin 170 Watt.

Das Rekordmodul hatte 30 Zentimeter Kantenlänge. Es basierte auf einem CIGS-Absorber aus der Serienfertigung in Torgau, ab der Pufferschicht wurde es im Forschungslabor in München prozessiert.

Der auf Indiumsulfid basierende Puffer wird vollständig trocken im Vakuum abgeschieden. Die Verbesserung des Wirkungsgrades gelang durch ein verändertes Design aus reduzierter Zellbreite, einem gesputterten Frontkontakt (Zinkoxid mit Aluminium) sowie durch verbesserte Laserprozesse, um die Totzone zwischen den serienverschalteten Zellen zu verringern.

Avancis entwickelt und produziert Photovoltaikmodule auf Basis von Kupfer, Indium, Gallium und Diselenid (CIGS). Der Herstellungsprozess wurde in der firmeneigenen Forschungs- und Entwicklungsabteilung in München und Torgau entwickelt. Gefertigt werden die Module in Torgau und Ochang (Südkorea).

Die Technologie geht auf die Pionierarbeiten in den 1980er-Jahren bei Arco Solar zurück. Seit 2014 gehört Avancis zur CNBM-Gruppe, dem größten chinesischen Baustoff- und Glaskonzern. CNBM hat rund 180.000 Mitarbeiter und setzt im Jahr fast 31 Milliarden Euro um.

Die Chinesen haben in den letzten Jahren ihre Aktivitäten in der Photovoltaik stark ausgebaut. CNBM zählt inzwischen zu den größten Herstellern hochtransparenter Frontgläser für Solarmodule. Darüber hinaus ist die Engineering-Tochter CTIEC auf dem Gebiet der Akquisition, Planung und des Aufbaus großer Solarkraftwerke tätig.

www.avancis.de

CIS-Module für neues Frachtschiff

Die Module von Solar Frontier wurden auf dem neuesten Transportschiff vom Kawasaki Kisen Kaisha (K Line) installiert. K Line gehört zu den größten japanischen Reedereien. Bei dem neuen Frachtschiff handelt es sich um einen Autotransporter mit dem Namen „Drive Green Highway“. Der Frachter verbindet moderne, energieeffiziente Technik mit einem verbesserten Design, um die Umwelt möglichst wenig zu belasten. Es ist das erste von acht Schiffen einer Produktionslinie, die im Rahmen von K Lines „Drive Green Project“ gebaut werden.

Durch die Kombination aus vorteilhaftem Design und verbesserter Technik wird das neue Transportschiff 25 Prozent weniger Kohlenstoffdioxid, 50 Prozent weniger Stickstoffoxid und 90 Prozent weniger Schwefeldioxid ausstoßen. Das Schiff verbessert seine Emissionseffizienz auch durch seine schiere Größe: Es ist 200 Meter lang, 37,5 Meter breit und kann bis zu 7.500 Autos transportieren.

Über 900 CIS-Module mit einer Leistung von 150 Kilowatt wurden auf dem Oberdeck des Schiffes installiert. Mit der Sonnenenergie werden die LEDs des Parkdecks betrieben.