Gerangel um die Spitze

Die deutsche Photovoltaikforschung macht der US-amerikanischen die weltweite Führungsrolle streitig. US-Präsident Obama hat die Forschungsbudgets massiv aufgestockt.

Auf den Wirkungsgradrekord bei den Mehrfachzellen ist man am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) immer noch stolz: "Wir konnten ein starkes wissenschaftliches Ausrufungszeichen setzen", sagt Frank Dimroth, Leiter der Arbeitsgruppe III-V-Epitaxie und Solarzellen am ISE. Sein Team erreichte im Januar 2009 mit den hocheffizienten Lichtsammlern 41,1 Prozent Effizienz, und übertrumpfte damit das National Renewable Energy Laboratory (NREL) der USA - den bisherigen Rekordhalter - um 0,3 Prozentpunkte.

Mehrfachzellen wird enormes Potenzial zugesprochen: Zwar ist ihre Herstellung schwierig und teuer, da mehrere seltene Halbleiter zum Einsatz kommen. Dafür erzeugen sie doppelt so viel Strom wie gängige Siliziumzellen. Bislang galt die Technik als absolute US-Domäne: Seit den siebziger Jahren forscht das NREL an den "Multi Junctions", um Raumstationen und Satelliten mit Sonnenenergie zu versorgen. 1980 bot das Department of Energy (DOE), das US-Energieministerium, mit 400 Millionen Dollar das höchste Solar-Forschungsbudget in der Geschichte der Vereinigten Staaten auf, und etablierte das Land so an der Spitze der weltweiten Solarwissenschaft.

Auch er ein Deutscher, allerdings in der Schweiz forschend: Michael Grätzel, Professor für Materialwissenschaften an der Eidgenössischen Technischen Hochschule EPFL in Lausanne, erhält für die Erfindung seiner Solarzelle den Balzan-Preis (siehe Solarmedia vom 7. September).

Jetzt laufen deutschen Forscher ihren US-Kollegen den Rang ab, drängen auch in anderen Photovoltaik-Bereichen wie der Dünnschicht oder den organischen Solarzellen auf die Führungsrolle. Bei den marktbeherrschenden Siliziumzellen liegen sie sogar längst an der Spitze: "In den USA herrscht die weit verbreitete Meinung, dass die gegenwärtigen Techniken noch nicht geeignet sind, kostengünstig Solarstrom zu erzeugen. Deshalb kommt vor allem die angewandte Siliziumforschung viel zu kurz", erklärt Tonio Buonassisi, Leiter des Photovoltaik-Laboratoriums am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge.

Deutsche Forscher sind beim Silizium dagegen besonders kreativ: Diverse kristalline Konzepte stehen kurz vor der kommerziellen Umsetzung: Die Firma Stiebel-Eltron etwa will eine vom Institut für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) entwickelte sogenannte Rückkontaktzelle herstellen, die dank einer völlig verschattungsfreien Front bis zu 23 Prozent des Lichts in Strom umwandeln kann. Q-Cells testet in seinem Forschungszentrum in enger Zusammenarbeit mit ISE und ISFH Fertigungsverfahren für ähnliche Zellentypen.

Dass Innovationen in Deutschland trotz der Krise sprudeln, hat einen entscheidenden Grund: "Das schnelle Wachstum von Photovoltaik-Markt und -Industrie hat die Solarforschung beflügelt", erklärt ISE-Leiter Eicke Weber. So erhalten deutsche Institute inzwischen einen Großteil ihrer Aufträge von den expandierenden Photovoltaik-Herstellern - beim ISE liegt der Anteil an Industrieprojekten schon bei 40 Prozent. Dank der regen Nachfrage nach Forschungs- und Entwicklungsleistungen ist dessen Mitarbeiterzahl rasant gewachsen, haben auch Qualität und Tiefe der Forschung zugenommen. Das wiederum hilft der deutschen Solarwirtschaft, sich im harten internationalen Wettbewerb zu behaupten.

Wegbereiter für den Erfolg der deutschen Solarbranche ist die Politik: Das Erneuerbare-Energien-Gesetz sorgt mit seinen garantierten Einspeisetarifen für Sonnenstrom für ein kontinuierlich starkes Marktwachstum. Bund und Europäische Union halten den dualen Innovationsmotor von Wissenschaft und Wirtschaft am Laufen, indem ihre Forschungsausgaben stetig steigern. Die meisten Fördergelder stellt das Bundesumweltministerium bereit: 2008 bezuschusste es Kooperationsprojekte von Wissenschaft und Wirtschaft mit rund 40 Millionen Euro.

Quelle: Spiegel Online

IT-Branche hat es vorgemacht

Die Photovoltaik-Branche tritt soeben in eine neue Entwicklungsphase. Dank einem intelligenten Stromnetz kann sie sich zur alles bestimmenden Energietechnologie wandeln.

Es war im Jahre 1988, als IBM zu einer sensationsheischenden Präsentation einlud: Der erste Personal-Computer des Grossanlagenherstellers erblickte das Licht der Welt, der PS-1. Ausgegeben habe ich damals für das Gerät, das ich aus beruflichen Gründen unbedingt und sofort anschaffen zu müssen glaubte, ungefähr dreimal soviel wie für den auch nicht zu den billigsten zählenden Mac-Labtop, auf dem ich dieses Buch schreibe. Und doch war es damals, eine wenn auch teure, Revolution in der Informatikbranche. Andere hatten es schon vorgemacht – wie eben auch die Firma Apple mit ihren MacIntosh-Geräten – aber in eben diesem Jahr 1988 stieg erstmals ein grosser in das Geschäft mit den Kleingeräten ein. Oder eben auch mit den dezentral funktionierenden – und in diesem Fall Information produzierenden.

Mehr als 20 Jahre später stehen wir in der Energiebranche in einer ähnlich revolutionären Phase. Die Produktionseinheiten sind für gewisse Energieerzeugungsarten so klein geworden, dass der frühere Slogan «Small is beautiful» zu seiner ursprünglichen Bedeutung zurück findet. Die Revolution im Kleinen vollzieht sich mit den verschiedensten Energieträgern – für Aufsehen sorgte Mitte des Jahres 2009 etwa die Meldung, dass der Volkswagenkonzern mit dem deutschen Ökostromanbieter Lichtblick eine weit gehende Zusammenarbeit vereinbart hat. Die zu produzierenden 100'000 Energie-Hauseinheiten werden zwar mit Gas gespiesen, der Vorgang ist dennoch revolutionär – und vor allem dezentral.

Wenn zur gleichen Zeit neue Grosskraftwerke im Solarbereich für Schlagzeilen sorgen, so sind es doch vor allem die vielen kleinen PV-Anlagen, die jene Revolution tragen, welche sich parallel zur früheren IT-Revolution abspielt. Die ständig steigende Leistungsfähigkeit der Solarmodule geht einher mit stetig sinkenden Preisen. Was sich innerhalb eines Jahres vollzog, übertrag sogar die kühnsten entsprechenden Entwicklungen bei den Computer-Anlagen. Innerhalb eines Jahres sind die Modulpreise je nach Bauart und Region um 20 bis 40 Prozent gesunken. Das gab es selbst im IT-Bereich während der ganzen letzten vier Jahrzehnte kaum je.

Die Technik der Herstellung von PV-Anlagen hat viele Ähnlichkeiten mit der Produktion von Anlagen zur Datenverarbeitung. Der grundlegende Stoff sind Halbleitersubstanzen oder deren Verbindungen, die den schnellen Stromdurchfluss möglich machen. In ihrer Herstellung sind sie, wie viele elektronische Geräte eigentlich ziemlich einfach und beliebig skalierbar, also in der Menge problemlos ausdehnbar. Wohin die Entwicklung bei der Informatik geführt hat, wissen wir unterdessen. Dank des leistungsfähigen Netzes, das all die mächtigen Kleinanlagen heute verbindet, ist die informationstechnologische Verfügbarkeit schon fast zum Nulltarif zu haben. Eine gleiche Entwicklung sei hier der photovoltaischen Energieerzeugung und – verteilung vorausgesagt – was allerdings ebenfalls ein höchst leistungsfähiges Netz bedingen wird – dessen Name «Smard Grid – also intelligentes Energienetz» zumindest schon erfunden ist.

© Solarmedia

Auch Österreich gedeckelt

Wenn das Ökostromgesetz in der aktuellen Form beschlossen wird, kommt es neuerlich zu einer totalen Sonnenfinsternis in Österreich - die auch der Schweiz droht.

Für die Photovoltaik (PV) sind im Gesetz relativ nur 2,1 Millionen Euro für die Tarifförderung vorgesehen. Dieser Topf war heuer schon im Juli ausgeschöpft. Seither schreiben sich Interessenten auf eine Warteliste, um 2010 zum Zug zu kommen. "Wenn also im Jänner wieder 2,1 Mio. Euro freigegeben werden, wird das gerade einmal reichen, um die Warteliste von 2009 zu bedienen", so Hans Kronberger, Bundesverband Photovoltaic Austria: "Das Parlament ist im Begriff einen leeren Topf mit einem Deckel drauf zu beschließen!" Das Ökostromgesetz ist ein Verfassungsgesetz und braucht eine Zweidrittel-Mehrheit. "Daher kommt den drei Oppositionsparteien eine entscheidende Rolle zu", erinnert Hans Kronberger: "Wir appellieren an alle Parteien, ein brauchbares Ökostromgesetz anstatt eines leeren Topfs samt Deckel zu beschließen!"

Das österreichische Elektrotechnikgewerbe leide enorm an der "Stop and Go"-Politik des heimischen Photovoltaik-Ausbaus, berichtet Rudolf Reisl als Bundesinnungsmeister der Elektrotechniker: "Es ist für die Betriebe unmöglich qualifiziertes Personal aufzunehmen und auszubilden, wenn es immer nur kurze Anläufe beim Marktaufbau gibt." Ohne funktionierendes Ökostromgesetz würden in ein paar Jahren der Photovoltaik-Branche qualifizierte Elektriker genauso fehlen wie ausgebildete Planer, Händler, Monteure oder Energieberater. "Es geht einfach darum, an einem weltweiten Wachstumsmarkt teilzunehmen und Wertschöpfung im Inland zu fördern", so Reisl.

Die PV-Branche beschäftigt derzeit in Österreich rund 1 800 Menschen und erwirtschaftete 2008 einen Gesamtumsatz von 338 Mio. Euro: "Das ist nur ein Bruchteil von dem was möglich ist", stellt Robert Kanduth vom Solarunternehmen KIOTO klar. Bayern bezieht bereits heute mehr als 2 Prozent seines elektrischen Stroms aus Sonnenlicht, in Österreich sind lediglich es 0,4 Promille. Die heimische PV-Industrie habe das Potenzial schon bis 2020 rund 8 % des heimischen Strombedarfs zu erzeugen, sagt Kanduth: "10 000 bis 30 000 Arbeitsplätze könnten mit einem ambitionierten Ausbauprogramm geschaffen werden. Für Investitionen in Forschung und Entwicklung brauchen wir jedenfalls international wettbewerbsfähige Rahmenbedingungen - das heißt, wir brauchen ein international herzeigbares Ökostromgesetz ohne Deckel." Ganz ähnlich läuft es mit der PV-Förderung in der Schweiz.
Wo alleredings mit rund 15 Millionen Franken jährlich mehr Mittel zur Verfügung stehen.
Quelle: Pressetext Schweiz

Dünnfilmmarkt aufgemischt

Die japanische Showa Shell Sekiyu, eine Tochter von Royal Dutch Shell, steigt gross in die Produktion von Solarzellen auf der Basis der Dünnschichttechnologie ein.

Die japanische Showa Shell Sekiyu K.K. ist in gemäss Börsennews eigentlich in folgenden Bereichen tätig: Erdöl, einschließlich Transport und Lagerung, Raffinerie, Verkauf, Produktion von Erdölprodukten und der Errichtung von Ölanlagen und -stationen. Doch scheint einer der weltgrössten Ölproduzenten seinem Stammgeschäft nicht so sehr zu vertrauen, als dass er nicht auch Alternativen verfolgte. Zwar hatte sich Shell aus dem kristallinen Solarzellengeschäft zurückgezogen (mit dem Verkauf der US-Produktionsstätte an die deutsche Solarworld), im Bereich der Dünnfilmproduktion blieb man aber präsent und baut nun gar noch kräftig aus.

Allen Unkenrufen zum Trotz: Zwar weit weg vom Mutterhaus, aber immerhin gibt es die Shell-Solarproduktion noch - im Firmenbild PV Module von Showa Shell für private Solarstromanlagen.

Das Fachmagazin Photovoltaik-World meldet jetzt unter anderem, dass Showa Shell Solar K.K. eine dritte Produktionsstätte zur Herstellung von Photovoltaik-Modulen auf der Grundlage von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIS) in der Miyazaki Präfektur errichten werden. Das Werk soll im Jahr 2011 mit der Produktion beginnen. Die 746 Millionen Euro teure neue Solar-Fabrik mit einer Fläche von ungefähr 400.000 Quadratmetern wird eine jährliche Produktionskapazität von 900 Megawatt (MW) haben. Das Unternehmen erwartet, dass der Photovoltaikmarkt wegen verbesserten Förderprogrammen für private Solarstromanlagen in Japan und wegen der so genannten Green New Deal Policy in den Vereinigten Staaten deutlich wachsen wird. Die Gesamt-Produktionskapazität von Showa Shell mit seinen ersten beiden Fabriken und dem neuen Werk soll nach dessen Fertigstellung ungefähr 1 Gigawatt (GW; 1.000 MW) betragen.

Der gigantische Ausbauschritt im Bereich der Dünnfilmproduktion belegt – dies als Fazit von Solarmedia - bedeutsame Entwicklungen in der Solarbranche:
• Die japanische Industrie reagiert bereits auf den Regierungswechsel und erwartet einen Neuaufschwung der Solarbranche im ursprünglich führenden Reich der Mitte.
• Die Dünnschichttechnologie verschafft sich in den vergangenen Wochen Resonanz mit all den bekannt gegebenen Projekten (Solyndra baut in den USA – mit hundertfacher Millionnenunterstützung der Regierung – eine Grossanlage; Nanosolar verkündet zumindest die Produktionsaufnahme in einer solchen; First Solar glänzt mit ausführungsreifen Grossprojekten unter anderem in China und Kalifornien).
• Die Effizienz der Dünnschichtmodule nähert sich stetig jener der silizium-basierten an und lässt ihre Kostenvorteile um so stärker wirken. Allerdings wurde auch das Silizium im vergangenen Jahr wesentlich billiger. So betont etwa Showa Shell in seiner Pressemitteilung: « CIS-Module haben unter den Dünnschicht-Technologien das größte Potenzial, da sie die höchsten nachgewiesenen Wirkungsgrade aufweisen. Im Vergleich zu den gängigen Photovoltaikmodulen auf Basis von kristallinem Silizium (c-Si) können sie kostengünstiger und mit weniger Rohstoffen produziert werden. Außerdem bedarf deren Herstellung nur halb so vieler Produktionsschritte.»
• Die Industrie ist ganz offenbar ins Zeitalter der Massenproduktion eingetreten – einer noch schnelleren Verbreitung der Photovoltaik, also der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in Strom scheinen Tür und Tor geöffnet.

© Solarmedia / Quelle: Photovoltaik-World

Google geht solar

Der Internetriese Google investiert verstärkt in Solar-Technologie.

Auf der Klimakonferenz von Reuters in San Francisco, kündete Googles Alternative Energie-Experte Bill Weihl den Einstieg in die Entwicklung von Solaranlagen an. Google möchte dabei verstärkt auf die Entwicklung von Spiegeltechnologie setzen und die Technik mit eigenen finanziellen Mitteln vorantreiben. Google selbst investiert schon längere Zeit in Start-Up-Unternehmen aus der Solarbranche und fördert diese mit 50 Millionen Dollar. Google betreibt auf dem Dach seines Hauptquartiers in Mountain View seit 2007 eine 1,6 MW-Solaranlage die über 1.000 Haushalte versorgen könnte (siehe Bild).

Bei Google ist man indes enttäuscht, dass die Kosten für Solarstrom noch immer zu hoch sind. Im Durchschnitt belaufen sich die Kosten für eine Kilowattstunde in den USA zwischen 12 und 18 Cent. Ein von Google initiiertes Pilotprojekt soll den Kilowattpreis in den nächsten zwei bis drei Jahren auf bis zu 5 Cent reduzieren. Mit der Investition in die Spiegeltechnologie sollen die Kosten laut Google um bis zu 25% sinken. Ein weiteres Projekt von Google ist die Forschung an solarbetriebenen Gasturbinen. Bill Weihl mahnt die amerikanische Regierung an, mehr finanzielle Mittel für Forschung, Entwicklung und die Umsetzung von bahnbrechenden Ideen bereitzustellen. Seiner Meinung nach müssten 20 bis 30 Milliarden Dollar für die nächsten 10 Jahre dafür zur Verfügung stehen.

Quelle: Photovoltaik-Guide

Nanosolar – too big too fail?

Die Ankündigung verhiess Sensationelles. Doch im Ergebnis hinterlässt das kalifornische PV-Modul-Startup einmal mehr einen schalen Nachgeschmack.

Nanosolar-Zellen sind flexibel: Eine chemische Substanz wird auf Aluminium gespritzt. Das würde bedeuten: einfache und billige Produktion, vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Aber die Umsetzung scheint zu hapern.


Die Effizienz der Nanosolar-Dünnfilmzellen soll gemäss der gross angekündigten Mitteilung (siehe Solarmedia vom 5. September) Spitzenwerte von 16 Prozent erbringen – in der ordentlichen Fabrikation bei deren 11 bis 12 liegen. Das ist leicht besser, als die gut eingeführten, aber auf einer anderen Technologie (Cadmium-Tellurid) beruhenden Dünnfilmzellen von Branchenleader First Solar. Ohne Zweifel ein guter Wert auf der Höhe der Konkurrenz, aber auch nicht mehr.

Gleichzeitig gab Nanosolar aus San José bekannt, über Aufträge von rund 4,1 Milliarden US-Dollar zu verfügen – das wären dann weit mehr als die bei First Solar zu vermutenden. Doch genau hier lässt sich die Skepsis zu den Angaben von Nanosolar festmachen. Zwar nennt die Firma des umtriebigen österreichischen Gründers, CEO Martin Roscheisen, erstmals Kunden – wie Beck Energy, EDF Energies Nouvelles, AES Solar, Juwi und NextLight Renewable Power. Doch die des Weiteren nur vagen Angaben tönen nichts anders, als was das Unternehmen bereits Ende 2007 bekanntgab.

Nanosolars bisher erreichte monatliche Produktionsleistung von von Modulen mit einer Kapazität von nur einem Megawatt lassen solche Prognosen als unrealistisch erscheinen. Auch sind keine grösseren Projekte bekannt, die bereits mit Nanosolar-Zellen funktionieren. Zur angekündigten Massenproduktion wird besonders auch das 640-Megawatt-Werk im deutschen Luckenwalde beitragen. Es soll in diesen Wochen die Produktion in grösserem Stile aufnehmen resp. Nanosolarzellen zu Panelen zusammenfügen. Übrigens gab mit Solyndra (siehe Solarmedia vom 4. September) eine ähnlich positionierte Firma vergangene Woche den Baubeginn einer 500-Megawatt-Fabrik bekannt.

Das Fachmagazin «Photon» hatte Nanosolar bereits früh als Ankündigungsweltmeister gebrandmarkt. Die Technologie ist zwar viel verheissend und beruht auf den wenig problematischen Ausgangsmaterialien Kupfer, Indium, Gallium und Selenium (so genannt CIGS). Eigentlich eine gute Ausgangslage, um im immer noch von silizium-basierten kristallinen Zellmarkt zu bestehen. Aber eben – die Angaben von Nanosolar erscheinen auch nach den jüngsten Mitteilungen als zu vage, um von einem effektiven Durchbruch zu sprechen. Zusätzlich bleiben die versprochenen Kostensenkungen von bis zur Hälfte auch gegenüber bisherigen Dünnfilm-Produzenten reichlich nebulös. Bei aller Begeisterung, die Solarmedia immer wieder für die Photovoltaik durchblicken lässt – das war mitnichten der Befreiungsschlag der Solarenergie! Aber die gigantischen Vorhaben sowohl von Nanosolar wie auch von Solyndra kommen bald auf den Prüfstand.

© Solarmedia / Quellen: Nanosolar & GreentechMedia