Seit Ende Juli 2020 liegt das Solar Valley auch in Schweizer Hand. An diesem ereignisreichen Ort werden weiter Solarzellen und Module gefertigt. Die Gläubigerversammlung der insolventen Solarworld Industries hat dem Verkauf zugestimmt. Der Kaufpreis liegt bei zwölf Millionen Euro, teilt der neue Besitzer Meyer Burger mit. Dieser beinhaltet Gebäude mit einer Gesamtfläche von 33.000 Quadratmetern sowie Patente und Markenrechte. Gleichzeitig wurde der Mietvertrag für die Gebäude des ehemaligen Solarzellenherstellers Sovello über 27.000 Quadratmeter in Bitterfeld-Wolfen (Sachsen-Anhalt) unterzeichnet.
Damit sind zwei wichtige Etappenziele der Eidgenossen von Meyer Burger erreicht, um den Produktionsstart im ersten Halbjahr 2021 mit 400 Megawatt Solarzellen und 400 Megawatt Solarmodulen sowie auch künftig geplantes Wachstum an den Standorten sicherzustellen. Das neue Geschäftsmodell sieht so aus: Meyer Burger als Anbieter von technologisch führenden Solarzellen mit der Heterojunction-Technologie in Europa zu etablieren. In den Gebäuden in Bitterfeld-Wolfen werden ab 2021 die Zellen zu sogenannten Smart-Wire-Modulen weiterverarbeitet.
Modernste Anlage in Europa
Denn bis heute ist die Produktionsanlage des ehemaligen Solarworld-Konzerns die größte und modernste Anlage ihrer Art in Europa. Auf rund 19.000 Quadratmetern bestehen hier optimale Voraussetzungen für die Umrüstung und Anpassung der bestehenden Infrastruktur und der automatisierten Modulfertigungslinien. Die Anlage verfügt über eine jährliche Nominalkapazität von mehr als 600 Megawatt, die mit neuen Technologien auf mehr als 800 Megawatt erhöht werden kann. Zusätzlich hat Meyer Burger am ehemaligen Solarworld-Standort Freiberg das moderne Logistik- und Distributionszentrum.
Auch die Firma Nexwafe aus Freiburg hat Pionierarbeit in der Herstellung monokristalliner Siliziumwafer geleistet und plant sogar neue Fabriken im Solar Valley. Die Firma wurde 2015 aus dem Fraunhofer ISE ausgegründet. Die Hauptinvestoren der Firma sind unter anderem Saudi Aramco Energy Ventures (SAEV) und der Green Growth Fund 2 (GGF2). Mit ihrem Prozess entstehen beliebig dünne, vollquadratische Wafer – und dies bei nur minimalen Materialverlusten. Nexwafe hat gerade eine Fünf-Megawatt-Pilotlinie in Freiburg in Betrieb genommen. Es ist geplant, Kunden im ersten Halbjahr 2021 zur Qualifizierung zu beliefern.
Foto: Hanwha Q-Cells
Nexwafe: Kapitalkosten halbiert
Die Wafer ermöglichen es, durch hohe Wirkungsgrade die Herstellungskosten für Solarstrom um mehr als 20 Prozent zu senken, betont Gründer Stefan Reber. Nach erfolgreicher Qualifikation beabsichtigt die Firma an ihrem Standort in Bitterfeld bis 2023 eine industrielle Produktion mit einer Jahreskapazität bis 450 Millionen Wafern aufzubauen. Mit den ultradünnen Epinex-Produkten will Nexwafe „die Photovoltaik und die Solarindustrie in ein neues Zeitalter führen“, verspricht Reber. Unter 15 Cent pro Watt hält er in zehn Jahren bei Hocheffizienzmodulen für erreichbar.
Die monokristallinen Wafer werden mit der konventionellen Solarzellen- und Modulherstellung voll kompatibel sein. Bei dem von Nexwafe entwickelten Verfahren wird eine kristalline Siliziumschicht auf einen Saatwafer abgeschieden und dann abgelöst. Mit dieser Technologie kann jede gewünschte Waferdicke hergestellt werden. Dank des neuen, vereinfachten Herstellungsverfahrens werden die Kapitalinvestitionen demnach im Vergleich zum herkömmlichen Kristallwachstum um die Hälfte und die in der Herstellung erzeugten Kohlendioxidemissionen um 70 Prozent reduziert.
Multikristallinen Wafern den Kampf angesagt
„Viele der Zellkonzepte befinden sich seit Langem in der Entwicklung und hätten bereits sehr viel früher in den Markt eingeführt werden können“, erklärt Radovan Kopecek. Der CTO vom International Solar Energy Research Center Konstanz, kurz ISC Konstanz genannt, erforscht und entwickelt kristalline Siliziumzellen. Allerdings verhinderte dies lange Zeit die Dominanz der kostengünstigen multikristallinen Siliziummodule mit Aluminium-Rückseite. 2016 hat der Hersteller Longi kostengünstige monokristalline Wafer und Module auf den Markt gebracht und damit den multikristallinen Wafern buchstäblich den Kampf angesagt.
„Seit dieser Zeit kommen immer mehr komplexere und effiziente Module auf den Markt, die die solaren Stromgestehungskosten in den nächsten Jahren noch deutlich reduzieren können, allen voran bifaziale Module“, sagt Technikchef Kopecek vom Forschungsinstitut ISC. Bis 2019 waren rund fünf Gigawatt bifaziale Systeme weltweit installiert. Zum Vergleich: Das entspricht weniger als einem Prozent der installierten 600 Gigawatt. Der Anteil wird aber 2020 deutlich gestiegen sein.
Mehrertrag durch bifaziale Module
„Wir gehen von zusätzlichen Installationen von mehr als 15 Gigawatt aus, wobei das Gros davon in den USA gebaut wird, weil es derzeit noch eine Zollbefreiung für diese Module gibt“, berichtet Kopecek. Das werde in etwa zehn Prozent des jährlichen Zubaus ausmachen. Bis 2025 erwartet er einen jährlichen Marktanteil von 40 bis 50 Prozent, da gerade große Solarstromsysteme mit 500 Gigawatt und mehr in Wüsten mit bifazialen Modulen gebaut werden. Der bifaziale Mehrertrag sei aber komplex zu ermitteln, sagt Kopecek. Er hänge von mindestens vier Faktoren ab: erstens vom geografischen Ort mit der entsprechenden diffusen Strahlung, dem sogenannten Bifazialitätsfaktor. Zweitens beeinflusst der Albedo, also die Reflexion vom Boden, den Ertrag sowie drittens die Lichteinstrahlung auf die Rückseite des Moduls. Der vierte Punkt sind die Installationsbedingungen selbst. Man könne bifaziale Gewinne von 20 Prozent erreichen, aber letztendlich stelle sich die Frage, wie hoch die Stromgestehungskosten seien. Denn die Effizienz des Moduls, also die Kosten pro Kilowattstunde, werden immer wichtiger als die Modulkosten, also die Kosten pro Watt, sagt Kopecek.
Viele Firmen arbeiten an Perowskiten
Die Perc-Technologie kommt demnach auf der Zellebene an ihre Effizienzlimits. Aus diesem Grund werden die Wafer immer größer und die Effizienzsteigerungen hauptsächlich durch Modulverbesserungen erreicht, schildert Kopecek. „Das ist nun die Chance für n-Typ-Konzepte, da hier eine Effizienz von 23 Prozent und mehr recht einfach ist, was die chinesische Regierung nun auch verlangt.“
Die kristalline Tandemzelle werde in den nächsten Jahren das praktische Effizienzlimit von 27 bis 28 Prozent erreichen. Was passiert also danach? Nach seiner Einschätzung steht es noch 50 : 50, ob es die Perowskite-Technologie mit kristallinem Silizium schafft. Obwohl viele Firmen wie Oxford PV, Total, EDF und andere darauf bauen. „Sie wollen, dass das die nächste EU-PV-Technologie wird, das wird aber frühesten ab 2025 passieren“, prognostiziert er. Auch US-Wissenschaftler am National Renewable Energy Laboratoy, kurz NREL, arbeiten mit Perowskiten. Sie haben thermochrome Fenster mit zusätzlicher Stromerzeugung entwickelt. Sie haben dazu eine Schicht aus Perowskiten zwischen zwei Glasscheiben eingelegt und Dampf injiziert. Der Dampf löst eine Reaktion aus, die dazu führt, dass sich die Perowskite in verschiedenen Formen anordnen. Das Spektrum reicht von einer Kette über Platten bis hin zu Würfeln.
NREL: Form bestimmt Farbe
Ein Vorteil der Halbleiterschicht: Die Perowskite können farblich an Kundenwünsche angepasst werden. Die Farbe hängt von der Anordnung der Perowskite innerhalb der Fenster ab. Eine würfelförmige Anordnung ergibt eine andere Farbe als beispielsweise eine kettenförmige. Die Anordnung ändert sich mit der Luftfeuchtigkeit, der die Perowskite ausgesetzt sind. Diese ändert sich wiederum mit der Temperatur des injizierten Dampfes. Sinkt die Temperatur, sinkt auch die Luftfeuchtigkeit innerhalb der Glasscheiben und die Perowskite kehren in ihren transparenten Ausgangszustand zurück.
Zudem werden die Fenster jetzt schon bei niedrigeren Temperaturen aktiv. So konnten die bisherigen thermochromen solaren Fenster nur zwischen transparent und einem rot-bräunlichen Farbton wechseln. Sie brauchten dafür Glastemperaturen zwischen 65 und fast 80 Grad Celsius. Jetzt sind mehr Farben möglich und der Farbwechsel setzt schon bei Temperaturen zwischen 35 und 46 Grad Celsius ein.
„Dies erhöht die Designflexibilität zur Verbesserung der Energieeffizienz sowie die Kontrolle über die Gebäudeästhetik, was sowohl für Architekten als auch für Endbenutzer äußerst wünschenswert ist“, betonen die Forscher des NREL. Dazu kommt noch, dass die Forscher die Zeitdauer für den Farbwechsel von vorher drei Minuten auf etwa sieben Sekunden reduziert haben. Als nächsten Schritt planen sie die Kommerzialisierung der Technologie. „Wir können innerhalb eines Jahres einen Prototyp mit der Technologie entwickeln“, frohlockt Bryan Rosales, der maßgeblich an der Entwicklung beteiligt war. Zudem sollen die Fenster noch weiter verbessert und erforscht werden. So wollen die Wissenschaftler noch herausfinden, wie oft die Perowskite in die stromerzeugende und wieder zurück in die transparente Form umgewandelt werden können. Außerdem steht die Steigerung des Wirkungsgrads noch auf der Liste der Forschungsthemen.
Markus Fischer ist Vice President R&D Operation bei Hanwha Q Cells. Er behält den Überblick über die Trends und Innovationen am Markt. Aus seiner Sicht bleibt es zunächst die Aufgabe der Branche, die Moduleffizienz und damit die spezifische Leistung weiter zu steigern. Q Cells beispielsweise hat jüngst die neue Serie Q-Peak Duo-G9 auf den Markt gebracht. Mit der sogenannten Zero-Gap-Technologie schließt der Hersteller die Zellabstände innerhalb eines Strings und erhöht die Leistungsdichte.
Q Cells: Keine Zellabstände mehr bei Modulen
„So können wir einige Zellen mehr verbauen und erreichen bei nur minimal steigender Größe eine Effizienz von über 20 Prozent und eine Modulleistung von bis zu 390 Watt“, veranschaulicht Fischer. Gleichzeitig geht der Trend im Markt hin zu immer größeren Modulen.
Die steigende Leistung dieser Produkte resultiert also nicht aus technologischen Entwicklungen auf Zellebene, sondern schlicht aus der Verwendung größerer Zellen. „Die Modulfläche wird einfach vergrößert“, beschreibt Fischer die Entwicklung. Die größeren Zellen benötigten allerdings teilweise neue Verschaltungskonzepte. „Hier schauen wir immer besonders darauf, welche Größe und Gewicht für welchen Anwendungstyp Sinn machen. Während die großen Module für Kraftwerke durchaus sinvoll sein können, gibt es im Markt für Aufdachanlagen aus unserer Sicht Grenzen“, sagt Fischer.
Deswegen setzt Q Cells weiter auf technologische Verbesserungen, anstatt das Rennen um das größte Modul mitzumachen – und das natürlich im Solar Valley. Am Hauptquartier für Innovation in Sachsen-Anhalt forschen rund 200 Kollegen an neuen Technologien und Standards. „Dabei fahren wir immer mehrgleisig und schauen uns verschiedene technologische Optionen sehr genau an, bevor wir entscheiden, welche Technologieentwicklung wir dann als Nächstes auf den Markt bringen“, erklärt er. Aus seiner Sicht wird der Preisverfall weitergehen, auch wenn die Preisreduktionen langsamer seien, da die Verdopplung der installierten Leistung etwas mehr Zeit brauche. „Ich halte es aber für ausgemacht, dass wir in den kommenden Jahren Preise deutlich unterhalb der 20-Dollarcent-Marke sehen werden“, schätzt auch Fischer.
www.meyerburger.com/de
www.q-cells.de
isc-konstanz.de
Foto: Meyerburger
Meine Vision: Torsten Sieker von Phoenix Contact Electronics
Foto: Phoenix Contact
Sektorenkopplung durchgängig umsetzen
Die Vision von Phoenix Contact für die Energiewende in der Zukunft ist saubere und bezahlbare Elektrizität, die überall auf der Welt allen Menschen zur Verfügung steht. Mit der Solarenergie allein lässt sich diese Vision nicht umsetzen. Die energieerzeugenden und energieverbrauchenden Lebensbereiche Infrastruktur, Mobilität, Industrie und Gebäude müssen so miteinander gekoppelt werden, dass die Energie immer dorthin gelenkt werden kann, wo sie gerade gebraucht und überschüssige Energie gespeichert werden kann.
Ein effizientes Gesamtsystem
Dadurch wird das Gesamtsystem effizient. Bis die Sektorenkopplung über alle Bereiche durchgängig umgesetzt ist, wird es noch dauern. Auch das Thema Power-to-X, also die Umwandlung von
erneuerbarer Energie in Wasserstoff, ist eine wichtige Zukunftstechnologie und wird noch neue Lösungsimpulse zur weltweiten Energiewende bringen.
Doch die Entwicklung ist in vielen Bereichen schon voll im Gang. Umfassende Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung aller Sektoren ist dabei eine grundlegende Voraussetzung.
Genau hier sehen wir auch für die Solarwirtschaft riesiges Potenzial, neue Lösungen zu
erarbeiten. Themen wie Big Data, KI zur Anomalie-Erkennung und übergreifende Geschäftsmodelle zur Nutzung der Energie werden der Solarwirtschaft weiterhin neue Perspektiven eröffnen.
Neue Perspektiven durch neue Lösungen
In den kommenden Jahren erreichen immer mehr Photovoltaikanlagen ihr Förderende. Für die bevorstehende EEG-Novelle im Deutschen Bundestag erhoffen wir uns, dass ein weiterer wirtschaftlicher Betrieb von ausgeförderten Anlagen ermöglicht und Anreize für ein Retrofit von Altanlagen geschaffen werden. Denn in der Modernisierung von industriellen Photovoltaikanlagen sehen wir ein sehr großes Potenzial für die gesamte deutsche Solarbranche.
Torsten Sieker ist Global Industry Management Solar Power bei Phoenix Contact Electronics in Bad Pyrmont.
Meine Vision: Bernhard Weilharter von der Sonnenstromfabrik
Foto: Sonnenstromfabrik
Höchste und langlebige Qualität aus Deutschland
Als Geschäftsführer der Sonnenstromfabrik, des modernsten und qualitativ führenden Herstellers von Photovoltaikmodulen in Europa, treibt mich die Vision einer klimaneutralen Energiegewinnung an. Das kann meiner Meinung nach nur mit hoher Effizienz der Module, nachhaltiger Produktion und einer langfristigen Sicherung der Investitionen für Anlagenbetreiber gelingen.
Fertigung auf minimale Emissionen optimieren
Dabei sollten wir den gesamten Prozess der Energiegewinnung im Auge behalten. Für Photovoltaikanlagen heißt das zum Beispiel, auch die Produktionsprozesse für Module auf minimalen CO₂-Ausstoß zu optimieren. Wir machen das schon heute in unserem Werk in Wismar.
Zudem stellen wir hohe Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Produktion und Transport bei unseren Lieferanten. Die jüngsten Entwicklungen zeigen auch, dass lange und krisenanfällige Lieferketten, etwa in den asiatischen Raum, nicht nur in puncto Klimaneutralität kontraproduktiv sind.
Auf dem Weg zur Schlüsselindustrie
Wir produzieren daher in Deutschland, setzen auf höchste, langlebige Qualität nach hiesigen Maßstäben und auf kurze, klimaschonende Transportwege. In der Gesamtbilanz sparen wir mit unseren Low-Carbon-Modulen gegenüber Produkten aus China sogar bis zu 70 Prozent an CO₂ ein.
Photovoltaik ist auf dem Weg zur Schlüsselindustrie. Mit steigender Leistung inländischer Module werden die Preisvorteile asiatischer Produkte kompensiert und Qualität und Langlebigkeit rücken stärker ins Blickfeld. Der Trend zur Eigenstromversorgung ist dabei ein mächtiger Treiber. Vor allem die Langlebigkeit von Solarmodulen bietet hier Sicherheit für Privatinvestitionen. Und das ist ein entscheidender Vorteil.
Flächenkonflikte gelöst
Für viele Bereiche haben wir mit unseren innovativen Modulen auch die Frage des Flächenkonfliktes gelöst. Die Sonnenstromfabrik bietet zum Beispiel transparente Module für Sonnendächer und Fassaden, kostensparende Indachmodule, die ohne Dachunterhaut auskommen, blendarme Module für den Einsatz an Flughäfen sowie für Schallschutzwände an Autobahnen und intelligente Photovoltaikmodule, die auch bei enger Verbauung optimale Leistungen erbringen.
Hochwertige Premiumprodukte
Damit und mit der im Vergleich zu Standardmodulen um 60 Prozent höheren Ertragskraft unserer Glas-Glas-Module über die Lebensdauer von 40 Jahren bieten wir eine breite Palette hochwertiger Premiumprodukte für den Weg zu einer klimaneutralen Energiegewinnung. Und unsere Entwickler arbeiten ständig an weiteren Innovationen.
Dr. Bernhard Weilharter ist Geschäftsführer des Modulherstellers Sonnenstromfabrik mit Sitz in Wismar (CS Wismar GmbH).
Meine Vision: Kai Lippert von EWS
Foto: EWS
Mutige Schritte und Begeisterung
Analysten, Politiker und Medienvertreter machen sich Visionen erst zu eigen, wenn Unternehmer den Weg dahin geebnet haben. Bis dahin ist der Visionär ein Spinner. Davon gab es vor 30 Jahren offenbar einige in Deutschland, denn hier hatte der globale Photovoltaikmarkt seine Wurzeln.
Nachdem jahrelang die Hälfte der weltweiten Nachfrage in Deutschland erzeugt wurde, folgten auf den Einbruch der Inlandnachfrage um über 90 Prozent bei Politik und Presse kaum Reaktionen. Dass der deutsche Photovoltaikmarkt heute im Vergleich mit seinen Nachbarmärkten wieder führend ist, liegt auch nicht an der Einsicht von Politikern, sondern am Mut und an der Überzeugung der Menschen, die ihren Platz in dieser Branche verteidigten, indem sie neue Märkte aufbauten und neue Zielgruppen begeisterten.
Ungebremste Nutzung eines riesigen Potenzials
Da, wo es der ordnungspolitische Rahmen nicht unterbindet, bahnt diese Begeisterung sich nun den Weg zur ungebremsten Nutzung des riesigen Potenzials, das die Photovoltaik bietet. E-Mobilität ist nur der Vorbote unbegrenzter Optionen bei der Sektorenkopplung. Am Boom bei privat genutzten Stromspeichern wird sich ein gewaltiger Trend zu mehr Eigenversorgung und Unabhängigkeit im Gewerbe entzünden.
Solarstrom ist global gesehen schon jetzt die günstigste Energieform mit den höchsten Zuwächsen und wird bei der Energiewende mit Abstand die größte Rolle spielen.
Was stört es uns, dass Analysten und Politiker diese Tatsache heute als Vision verkaufen? Kümmern wir uns lieber um Lösungen für die dringendste Frage, die sich Angesicht der bevorstehenden Marktentwicklung stellt: Wer soll das alles so schnell umsetzen?
Teams ständig weiterentwickeln
Mutige Schritte gegen den Fachkräftemangel sind der Schlüssel zum Erfolg in allen Wertschöpfungsstufen der Photovoltaikbranche. Nur durch die ständige Weiterentwicklung von Unternehmens- und Teamstrukturen können wir dieses Wachstum und den Wandel dauerhaft mitgehen.
Das ist nun schon seit 1985 mein Job bei EWS und macht immer noch Spaß, vor allem mit der Perspektive auf eine würdige Nachfolge in der Geschäftsführung.
Partnerschaftlicher Umgang
Die wichtigste Konstante in den letzten 35 Jahren war der partnerschaftliche Umgang mit unseren Kunden und Lieferanten – das wird sich auch in Zukunft nicht ändern.
Kai Lippert (links) ist Geschäftsführer von EWS in Handewitt. Neben ihm steht sein Sohn Jan Paul Dahm, der die Nachfolge antritt.
