Photovoltaik-Produktion in der CIGSfab: Integrierte Fabriken sorgen für wettbewerbsfähigen Solarstrom

NULL

Im verschärften Wettbewerb auf den internationalen Solar-Märkten zählen vor allem Effizienz und Kosten. Vor dem Hintergrund einer sich wandelnden und tendenziell stetig sinkenden Solar-Förderung stehen die global konkurrierenden Hersteller von Komponenten unter starkem Druck.
Auf dem Weg zur wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit der Photovoltaik in alten und neuen Märkten gilt es, die Gestehungskosten von Solarstrom weiter zu senken. Die zentralen Ansätze hierzu sind höhere Wirkungsgrade der Solarmodule und niedrigere Produktionskosten entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
Effizienzsteigerung und Kostensenkung im Mittelpunkt
Für das künftige Wachstum und die Netzparität mit fossil-atomarer Elektrizität können und müssen sämtliche Potenziale ausgereizt werden. Eine besonders vielversprechende Technologie mit Blick auf die Effizienzsteigerung und eine gleichzeitige Kostensenkung sind Photovoltaik-Module auf der Basis von Kupfer-Indium-Gallilum-Diselenid (CIGS). Vom ehemaligen Nischenmarkt hat sich CIGS in den letzten Jahren zur etablierten Technik entwickelt und holt gegenüber der weit verbreiteten Silizium-Photovoltaik immer schneller auf. Und zwar sowohl hinsichtlich des Wirkungsgrads und der Kosten, als auch was die Marktanteile betrifft.Wirkungsgrad-Rekorde im Labor und aus der Massenproduktion
Im Labor erreichen CIGS-Zellen bereits heute einen Wirkungsgrad von rund 20 Prozent und sind damit in die Effizienzbereiche der gängigen kristallinen Photovoltaik vorgedrungen. Und auch beim Modulwirkungsgrad in der Serienproduktion wurde 2011 mit 14 Prozent ein neuer Weltrekord aufgestellt.In Verbindung mit den möglichen Kostensenkungen – vom Materialverbrauch bis hin zur industriellen Massenfertigung – eröffnet die CIGS-Technologie enorme Potenziale für einen neuen Wachstumsmarkt. Ein Beispiel für die integrierte Produktion zur Steigerung der Effizienz und des Durchsatzes sowie zur Reduktion des Materialverbrauchs und der Gesamtbetriebskosten ist die CIGSfab des Anlagenbauers Manz AG (Reutlingen), die der Solarserver im Februar 2012 als "Anlage des Monats" präsentiert.CIGS ist keine neue Technologie. Begonnen haben die Forschungsarbeiten vor über 35 Jahren am Institut für physikalische Elektronik (IPE) an der Universität Stuttgart, dem Vorgänger des Entwicklungspartners von Würth Solar und Manz, dem ZSW. Die erste Pilot-Fertigungslinie lief bereits 1975, die zweite startete im Jahr 2000 bei Würth Solar. Entwickelt wurde die Dünnschicht-Technologie im Labor des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW). Der Solarserver präsentierte sie im Juli 2000 als "Anlage des Monats": CIS-Solarzellen vom laufenden Band: Pilot-Fabrik für Dünnschicht-Module nimmt Betrieb auf.Vom Labor über die Massenproduktion zur integrierten Modulfabrik im industriellen Maßstab
In die Massenproduktion stieg Würth Solar 2006 mit der "CISfab" in Schwäbisch Hall ein. Zum 1. Januar 2012 hat der Hightech-Maschinenbauer Manz die Fertigungslinie für CIGS-Solarmodule übernommen und begonnen, sie zur Innovationslinie auszubauen. Die Lizenzen und das Know-how von Würth Solar gingen auf die Manz AG über, auch die Expertise aus der Forschungskooperation mit dem ZSW, das mit 20,3 % den Wirkungsgrad-Weltrekord unter allen Dünnschicht-Technologien hält. Ziel der Manz AG, die nun mit den 118 übernommenen Würth Solar-Mitarbeitern über das weltweit größte F & E Team verfügt, ist es, die Forschung und Entwicklung noch schneller als bisher voranzutreiben und damit die Senkung der Produktionskosten sowie eine weitere Steigerung der Modulwirkungsgrade zu erreichen.

Höhere Solarstrom-Erträge mit wettbewerbsfähiger Technik
Selbst unter schwierigen Bedingungen erzielen CIGS-Module hohe Wirkungsgrade, speziell bei hohen Umgebungstemperaturen. Außerdem absorbieren die Module das Sonnenlicht besser als Silizium-Module. Das bedeutet einen höheren Solarstrom-Ertrag bei ungünstiger Sonneneinstrahlung in den Abend- oder Morgenstunden sowie beispielsweise bei einer Ost-West-Ausrichtung der Module.Manz unterstrich die großen Potenziale der CIGS-Technologie in der industriellen Produktion im vergangenen Jahr mit einem weiteren Weltrekord und präsentierte zur EU PVSEC in Hamburg ein Modul mit 15,1 % Wirkungsgrad auf der Aperturfläche und somit einem Modulwirkungsgrad von herausragenden 14 %.
Zahlreiche Referenzanlagen in aller Welt belegen die Verlässlichkeit und Effizienz der CIGS-Module in verschiedenen Klimazonen. Und von führenden Banken finanzierte Solarparks mit Würth-Technologie erleichtern die Finanzierung weiterer Projekte.

Niedrigere Kosten …

Voll automatisierte, integrierte Fertigungslinien eröffnen beträchtliche Kostensenkungspotenziale durch standardisierte Ausrüstung, kürzere Produktionszyklen bei der Absorber-Beschichtung, größere Substrate und die Integration der Glasverarbeitung.
Vor allem die Materialkosten und die Abschreibungen auf die Anlagen machen knapp 80 % der Herstellungskosten aus. Hier setzt die CIGSfab an: beim Trägermaterial Glas, das dünner werden soll, und bei kostengünstigeren Beschichtungsmaterialen. Denn bislang sind Substrate und Beschichtung mit 75 % die zentralen Faktoren bei den Materialkosten.

Als einer der weltweit führenden Anlagenbauer und Spezialist für die Solarindustrie konnte Manz die Investitionskosten (CapEx) für die CIGSfab seit 2010 um rund ein Fünftel sowie die Kosten der Modulherstellung um 25 Prozent  senken.… und höhere Effizienz

Die Kombination der Produktionskostensenkung mit steigenden Wirkungsgraden ist der entscheidende Schritt zur Wettbewerbsfähigkeit der Photovoltaik und der Gestehungskosten für Solarstrom.

Der von 10 auf 14 % gesteigerte Wirkungsgrad der CIGS-Module reduzierte die Kosten bereits um knapp 30 % – und die Technologie-Roadmap von Manz sieht bis 2017 einen Effizienzzuwachs auf 15,9 % vor.Zukunftstechnologie schon jetzt verfügbar

Um den Erfolg hinsichtlich der Kosten und Effizienz zu gewährleisten, bietet Manz maßgeschneiderte Lösungen für die komplette CIGSfab. Damit sei die CIGSfab, die mit Produktionskapazitäten ab 43 Megawatt peak bis hin zu knapp 354 MWp erhältlich ist, die einzige integrierte schlüsselfertige Produktionslinie für CIGS-Module, die bereits jetzt profitabel betrieben werden kann, betont das Unternehmen. Für die nötige Investitionssicherheit sorgen zudem eine Leistungsgarantie und Technologie-Updates.

Schließen