Wettbewerb der PV-Technologien

M. Powalla: Serienmäßig hergestellte CIGS-Module erreichen zurzeit einen Wirkungsgrad von 14 bis 15 %. Kurzfristig sind 15 bis 16 % möglich, und ich rechne damit, dass innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre 18 bis 19 % erreicht werden können.

M. Powalla: Erstens gibt es aufgrund der integrierten Serienverschaltung Flächenverluste, also kleine Bereiche, die keinen Strom produzieren. Es handelt sich zudem immer um einen Mittelwert auf großer Fläche. Außerdem dauert die Übertragung von Neuentwicklungen in die Serienproduktion häufig Jahre, sodass bei der enormen Innovationsgeschwindigkeit die Serienproduktion immer mit Verzögerung von Neuentwicklungen profitiert. Drittens ist die Weltrekordzelle nur etwa 0,5 cm² groß und alle Randbedingungen werden optimal eingestellt. Mit wachsender Größe sinkt der Wirkungsgrad. Das japanische Unternehmen Solar Frontier, der größte Hersteller von CIGS-Modulen, hat kürzlich mit einem Kleinmodul, das 40 cm² groß ist, einen Wirkungsgrad von 18,6 % erreicht. Nach meiner Erfahrung kann man das, was man mit einem Kleinmodul erreicht hat, innerhalb weniger Jahre auch auf einer größeren Fläche erreichen.

M. Powalla: Der Laborwert steigt pro Jahr um einen halben bis ganzen Prozentpunkt und wird mittelfristig 25 % erreichen. Wir erleben zurzeit eine rasante Entwicklung der Laborzellen, aber die Anpassung der Produktion an die neuesten Forschungsergebnisse dauert Jahre.

M. Powalla: Auch die kristalline Silizium-Wafertechnik entwickelt sich unter dem enormen Kostendruck weiter. Allerdings werden hier wesentliche Wirkungsgradsteigerungen durch deutlich höhere Komplexität „erkauft“. In dieser Hinsicht hat die Dünnschichttechnik die Nase vorn, weil man schon mit „einfachen“ Mitteln viel erreichen kann.

Ich kann mir gut vorstellen, dass die CIGS-Zelle an das monokristalline Silizium herankommt. CIGS-Halbleiter bestehen aus mehreren chemischen Elementen, wodurch Freiheitsgrade entstehen. Außerdem haben CIGS-Halbleiter eine deutlich bessere Absorption und sind weniger sensitiv in Bezug auf Defekte als Silizium-Halbleiter.

M. Powalla: Die Kunden der Firma Manz haben mittelfristig die Gigawatt-Region im Visier. Die jetzt verkauften Fabriken sind ein erster Schritt in diese Richtung. Das wird sich positiv auf die Kosten auswirken, denn die Materialkosten spielen im Einkauf eine große Rolle, auch für die Zulieferer. Ähnliches gilt für die Forschung und Entwicklung (F&E). Die F&E-Kosten sind in der PV-Branche sehr hoch, aber unabhängig von der produzierten Menge. Diese Kosten werden auf die produzierten Module umgelegt. Wenn man doppelt so viele Module produziert, dann sind die F&E-Kosten pro Modul nur halb so groß.

M. Powalla: Die Energierücklaufzeit der Dünnschichtmodule ist höchstens halb so lang wie die der kristallinen Module.

M. Powalla: Für die Herstellung hocheffizienter Dünnschichtmodule konnte man lange Zeit keine Maschinen „von der Stange kaufen“.Man musste ein eigenes Know-how aufbauen, eigene Forschung betreiben, eigene Maschinen und Anlagen entwickeln. Dafür brauchte man einen langen Atem und viel Geld. Solar Frontier und First Solar sind dafür herausragende und erfolgreiche Beispiele.n