Solarmodule – extra breit

Im Rahmen der Eröffnung einer Pilotproduktionsanlage in der Nähe von Zürich konnte das Schweizer Start-up-Unternehmen Flisom die weitere Firmen­entwick­lung durch eine Finan­­zierungs­­runde in Höhe von 10 Millionen Schweizer Franken sicherstellen, nur zwei Jahre nach einer Investition in der Höhe von 42,5 Millionen. Das Schweizer Start-up-Unter­nehmen entwickelt innovative Technologien zur Produktion günstiger flexibler und leistungs­starker Dünn­schicht-Solar­module. Mithilfe seines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens ist die Firma in der Lage, bis zu ein Meter breite Bahnen von „Solar­folien“ herzustellen, was bislang nicht möglich war. Grundlage für den erfolg­reichen Technologie­transfer ist die langjährige Forschungs­kooperation zwischen Flisom und der Empa.

Die Zahlen sind durchaus beeindruckend: von 15 auf 55 Mitarbeiter in etwas mehr als eineinhalb Jahren, eine brandneue 4500 Quadratmeter große Pilotproduktionsanlage in Niederhasli bei Zürich mit einer Kapazität für installierte Solarenergie von 15 Megawatt sowie eine weitere Finan­zierungs­runde. Vorläufiger Höhepunkt dieser Erfolgsgeschichte ist die Eröffnung der Pilotproduktionsanlage am 11. Juni in Anwesenheit des Staats­sekretärs für Bildung, Forschung und Inno­vation, Mauro Dell'Ambrogio, des Präsidenten des Regie­rungs­rats des Kantons Zürich, Ernst Stocker, und K. R. S. Jamwal, Executive Director von Tata Industries.

Flisom wurde 2005 als Spin-off-Unternehmen der ETH Zürich gegründet und hat sich auf dem Empa-Areal in Dübendorf zu seiner heutigen Größe weiterentwickelt. Das Unternehmen entwickelt Rolle-zu-Rolle-Ferti­gungs­techno­logien für kosten­günstige, leistungs­starke Dünn­schicht-Solarmodulen aus Kupfer-Indium-Gallium-(Di-)Selenid CIGS auf flexiblen Plastik­folien. Mit 35 Jahren Berufs­erfahrung ist Ayodhya Tiwari, Gründer und Verwal­tungsrats­vorsitzender von Flisom und Leiter des Empa-Labors „Dünnfilme und Photo­voltaik“, ein Veteran im Bereich der Dünnschicht-Photo­voltaik. Tiwari ist davon überzeugt, dass diese Zellen über ein großes Potenzial zur Bereit­stellung von hoch­effi­zienten Solar­modulen und Solar­systemen bei niedrigen Instal­lations­kosten verfügen.

Entwicklungstendenzen und der Fortschritt der CIGS-Technologie deuten darauf hin, dass die Kosten für installierte Solaranlagen in naher Zukunft auf unter 0,6 €/Wp sinken dürften; dadurch würde Solarstrom weltweit deutlich günstiger. Potenzielle Anwendungen für flexible Solarmodule sind Photo­voltaik-Groß­anlagen, gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen, der Transport und die mobile Stromversorgung. Dies stellt ein bislang bei weitem noch nicht ausgeschöpftes Marktpotenzial von mehreren Milliarden Euro dar.

Gemeinsam mit seinem Team an der Empa erforscht Tiwari die grundlegenden Eigen­schaften von CIGS-Solarzellen. Mit seiner Arbeit hat er bereits eine Reihe von Weltrekorden in puncto Effizienz bei der Energie­umwandlung aufgestellt – von 12,8 Prozent im Jahr 1999 auf 20.4% im Jahr 2013. Dieser Wert ist vergleichbar mit der höchsten Effizienz für poly­kristal­line Silizium-Solarzellen. Das einzigartige Know-how der Empa-Forscher im Bereich von CIGS-Fertigungs­­verfahren in Kombination mit den proprietären Methoden zur Laserstrukturierung von Flisom hat inzwischen bereits Mini-Module mit einer Größe von 5 × 5 Quadrat­zentimeter und einer Gesamt­effizienz von 16,9 Prozent hervor­gebracht. Laut Tiwari lässt dies darauf schließen, dass „großflächige Module auf flexiblen Folien mit einer Effizienz von 17 Prozent mit dieser Techno­logie möglich sind.“

Empa und Flisom arbeiten seit einigen Jahren gemeinsam an der Entwicklung einer einzigartigen Produktionsplattform für CIGS-Solarmodule in industriellem Maßstab. „Das Scale-up für großflächige Solarmodule und die Anpassung dieser komplexen, innovativen Verfahren im Hinblick auf die industrielle Herstellung ist eine große Herausforderung. Um erstklassige Forschungs­ergebnisse auch industriell verwertbar zu machen, ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschungs­labors und Industriepartnern erforderlich“, so Pierangelo Gröning, Leiter des Departements Moderne Materialien und Oberflächen und Direktionsmitglied der Empa. „Wir unterstützen Industriepartner wie Flisom in unterschiedlichen Themen­bereichen, um die industrielle Entwicklung von neuartigen und innovativen Konzepten zu ermöglichen, die oftmals hoch­entwickelte Analyse­instrumente und kompetente Experten erfordern.“ Empa-Direktor Gian-Luca Bona ergänzt: „Es ist äußerst erfreulich zu sehen, dass die Innovationen der Empa auf dem Gebiet der erneuer­baren Energien, insbesondere jene im Bereich Photovoltaik, erfolg­reich an die Industrie weiter­gegeben werden konnten. Dieses Beispiel veran­schaulicht die Rolle, die die Empa als Brücken­bauer zwischen Forschung und praktischer Anwendung einnimmt.“

Die vor kurzem bekannt gegebene Investition – die nunmehr vierte Förderrunde für Flisom – stammt von der Tata Group, einem global tätigen Unternehmen mit Sitz in Indien und bereits bestehender, strategischer Investor. „Mit der Investition aus dem Jahr 2013 konnte Flisom das Fabrik­gebäude, das wir heute wieder­eröffnet haben, mit einer Reihe von Rolle-zu-Rolle-Produktions­maschinen ausrüsten. Gleichzeitig entwickeln wir die Techno­logie auf dem Empa-Campus auf 50 Zentimeter breiten Rollen weiter“, so Flisom COO Sudheer Kumar, COO bei Flisom. CEO Ulfert Rühle fügt hinzu: „Nach der erfolgreichen Installation der Maschinen und anderer Infrastruktur in Niederhasli liegt der nächste Schritt darin, das Prozess-Know-how mithilfe von speziell angepassten Designs auf diese Hightech-Maschinen zu übertragen. Einige dieser Maschinen beruhen auf lang­jähriger Entwicklung unserer Experten, auf innovativen, geschützten Designs und einem komplexen Engineering. Das macht sie einzigartig für die industrielle Herstellung kosten- und leistungs­effizienter Solarmodule.“ Die 15-MW-Anlage in Niederhasli diene in diesem Zusammenhang als eine Art Blaupause für den Aufbau größerer Produktionsanlagen mit einer Kapazität von über 100 MW.

Empa / OD