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Photovoltaik

Wettrennen der Solar-Module

Wafer-Module haben derzeit die besten Wirkungsgrade. Sie werden den Markt weiter dominieren.

Wettrennen der Solar-Module Wettrennen der Solar-Module
Armin Kübelbeck

Trotz aller Fortschritte bei der Dünnschicht-Photovoltaik und Konzentrator-Zellen wird der Markt weiter von kristallinen Wafern beherrscht bleiben, das prophezeit Solarexperte Gerhard Stryi-Hipp vom Fraunhofer ISE-Institut. In der Forschung ist es anders: Die verschiedenen Technologien sind in Bezug auf ihren Wirkungsgrad fast gleich auf.

Bei der Kostenreduktion liefern sich die verschiedenen Technologien aus kristallinem Silizium, Dünnschicht und Konzentrator-Photovoltaik ein enges Kopf-an-Kopf-Rennen. Die kristallinen Silizium-Module konnten in den vergangenen 30 Jahren einen Lernfaktor von 20 Prozent nachweisen. Das bedeutet, bei jeder Verdopplung der hergestellten Module konnte eine durchschnittliche Preisreduktion von einem Fünftel beobachtet werden. „Leistungsstarke Module haben derzeit einen Wirkungsgrad von 16 bis 18 Prozent“, sagt Gerhard Stryi-Hipp, energiepolitischer Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), im Gespräch mit ENERGLOBE.DE. Es sei möglich, dies in den nächsten Jahren auf 20 bis 22 Prozent zu steigern. Die sogenannten Wafer werden weiter „ein wichtiges Standbein“ der Photovoltaik bleiben, so Stryi-Hipp.

Sonnenstrom gehört in den regenerativen Energiemix von morgen. Photovoltaik (PV) ist „ein wichtiges Standbein aller nachhaltigen Szenarien einer zukünftigen Energieversorgung und spielt daher auch in der deutschen Politik, Forschungs- und Industrielandschaft eine wichtige Rolle“, heißt es im aktuellen Beitrag des Forschungsverbunds Erneuerbare Energien (FVEE) für das Energieforschungsprogramm der Bundesregierung.

Wafer-Module haben noch Potenzial

Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), das eine Vergütung für kleine Dachanlagen von derzeit 32 Cent pro Kilowattstunde weit über dem Strompreis von rund fünf Cent gesetzlich garantiert, konnte Deutschland sich zum weltweit größten Markt für Solarstrom entwickeln: Die gesamte installierte PV-Leistung lag Ende 2009 bei 9.800 Megawatt und weltweit bei 23.000. Bayern ist dabei das Flächenland mit der weltweit größten Installationsdichte. Ende 2009 überstieg ihr Anteil am Strommix erstmals die Ein-Prozent-Hürde. Der Nationale Aktionsplan der Bundesregierung sieht bis 2020 die Erhöhung der PV-Kapazität auf etwa zehn Prozent Solarstrom vor.

Die Module auf der Basis von kristallinem Silizium besitzen einen Marktanteil von über 80 Prozent und sind derzeit die dominierende Photovoltaik-Technologie. Auch ihr Entwicklungspotenzial ist noch nicht ausgeschöpft: „Das Silizium und die Produktionsprozesse sind billiger geworden“, analysiert Stryi-Hipp. Die Dicke der Wafer habe sich heute bereits auf 0,15 Millimeter halbiert – 0,05 Millimeter seien von Forschern künftig angestrebt.

Dünnschicht – die neue Generation

Ähnliche Fortschritte werden von den anderen Technologien erwartet. Allen voran gilt die Dünnschicht-Photovoltaik, die bis zu hundert Mal dünner ist als die Wafer-Module, mit derzeit 20 Prozent Marktanteil als Solarzelle der neuen Generation. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) konnte mit 20,3 Prozent Wirkungsgrad eine neue Bestmarke erzielen. Die neuen Rekordzellen bestehen aus extrem dünnen Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid-Schichten, unter Forschern kurz CIGS genannt. Diese Wirkungsgrade kommerziell umzusetzen, werde aber noch einige Zeit dauern, prognostiziert ZSW-Vorstand Michael Powalla.

Große Hoffnungen hegen Wissenschaftler auch bei Mehrfach- oder Konzentrator-Solarzellen. Die Module werden übereinander gestapelt, sodass ein breiteres Sonnenspektrum für die Energieproduktion nutzbar wird und sich dadurch der Wirkungsgrad deutlich erhöht. So konnten ISE-Forscher im Labor einen Rekordwert von 41,1 Prozent erzielen. Ein Spin-off aus dem ISE und der Firma Concentrix Solar produziert heute Konzentratorsysteme, die in einem spanischen Solarpark mit einem Systemwirkungsgrad von 25 Prozent Sonnenstrom ins Netz speisen.

Flexible Solarzellen

Zusätzlich wird künftig eine höhere Technologievielfalt erwartet, da sich neue Anwendungsfelder anbieten. Beispielsweise als Teil der Gebäudeintegration oder Glasfassade, wo Ästhetik oder Flexibilität wichtig sind. Sogenannte organische Solarzellen könnten auch auf Autos und an runden Beleuchtungssäulen befestigt werden. Ihr Wirkungsgrad liegt aber heute noch bei mageren drei Prozent. „Die neue Technologie wird die Alte daher nicht ersetzen, sondern das Spektrum erweitern“, erklärt der Fraunhofer-Solarexperte Stryi-Hipp.

Weitere Informationen:

Beitrag für das 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung des Forschungsverbunds Erneuerbare Energien (FVEE): www.fvee.de

Jahresbericht 2009 vom Fraunhofer ISE: www.ise.fraunhofer.de

PV-Systeme und Anwendungen: www.zsw-bw.de

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014