Dünnschicht-Photovoltaik holt auf
Neue Chancen für die EU-Solarindustrie.
Der überwiegende Teil der Photovoltaikanlagen weltweit ist mit Solarzellen aus kristallinem Silizium bestückt. Dank großer Fortschritte in der CIGS-
Abb.: Auch optisch ansprechend: Fassade mit integrierten CIGS Modulen. (Bild: Manz)
Die CIGS-Dünnschichttechnologie ist die am weitesten entwickelte Siliziumalternative und wird derzeit immer preiswerter. Sie liefert zudem höhere Erträge unter Schwachlicht und Schatten und ermöglicht optisch ansprechende Einsatzoptionen. Die Zahlen sind beeindruckend: Im Jahr 2015 wurden weltweit 52 Gigawatt Solarstromleistung neu installiert – ein neuer Rekord. Insgesamt beträgt die global installierte Leistung mindestens 220 Gigawatt. Die jährliche Nachfrage soll in den nächsten Jahren auf über 100 Gigawatt steigen, die Überkapazitäten schwinden. Das macht bald neue Solarfabriken nötig.
Der Platzhirsch unter den Photovoltaiktechnologien mit einem überragenden Marktanteil von über 90 Prozent ist immer noch die multikristalline Silizium-PV. Die Fortschritte der Dünnschicht-Photovoltaik auf Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) lassen aber aufhorchen. Nach dem Eintritt in die Massenproduktion im Gigawattmaßstab inklusive schlüsselfertiger Produktionsanlagen purzeln aktuell die Rekorde.
Während multikristalline Siliziumzellen heute Wirkungsgrade von 21,3 Prozent erreichen, kommen CIGS-Solarzellen inzwischen schon auf 22,3 Prozent. Bei den Modul-Wirkungsgraden ist die Silizium-PV nur noch geringfügig besser, die beiden Technologien liegen mit 15 bis 17 Prozent Effizienz nah beieinander. Die Produktionskosten der CIGS-Module sind mittlerweile sogar auf das Niveau der Siliziumtechnologie gesunken – 40 US-Cent pro Watt.
Abb.: Die Entwicklung der Effizienz-Rekorde erlebte einen raschen Anstieg seit 2014 und die Ergebnisse laufender F&E-Projekte schrauben die Erwartungen für die in den kommenden Jahren erzielbaren Werte hoch. (Bild: cigs-pv.net)
Da die Produktionskapazitäten der recht jungen Dünnschicht-PV noch nicht so groß sind wie bei ihrer Konkurrenz, sind nach einem Ausbau deutlich bessere Werte möglich. Wirkungsgrade von 18 Prozent und mehr sowie Kosten von rund 25 US-Cent pro Watt sind laut ZSW und HZB bei CIGS-PV-Fabriken mit einer jährlichen Kapazität von 500 bis 1.000 Megawatt erreichbar. Die konkurrenzfähigen Kosten stellen sich, anders als bei der Silizium-PV, bereits bei einem vergleichsweise geringen Produktionsvolumen ein. Für Investoren bedeutet das deutlich niedrigere Einstiegsinvestitionen.
Die Dünnschicht-Technologie besitzt darüber hinaus technische Vorteile: Die Module sind leichter und liefern höhere Erträge unter Schwachlichtbedingungen. Der geringere Energie- und Materialverbrauch bei der Herstellung hat kürzere Energierücklaufzeiten zur Folge – es muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Module herzustellen. Auch die höhere Schattentoleranz ist ein Pluspunkt für Anlagenbesitzer. Da die Module homogen erscheinen, lassen sie sich optisch attraktiv in Hausdächer oder Fassaden integrieren. Auch flexible Varianten, die mit der hohen CIGS-Effizienz punkten können, werden entwickelt.
„Solarstrommodule auf Basis von Silizium werden noch eine Weile den übergroßen Marktanteil besitzen“, sagt ZSW-Vorstand Prof. Dr. Michael Powalla. „Die Chancen für die CIGS-Dünnschichtphotovoltaik sind jüngst aber wieder gestiegen.“ Gerade für Modulhersteller und den Anlagen- und Maschinenbau in Deutschland und Europa sei das jetzt eine Chance.
ZSW / HZB / LK
