F. Frisch: Strom aus Licht - eine Wachstumsindustrie 597 : ~ ~ i : 115. Jg. (1998), H. 11 ~:!~!:~ �9

Strom aus L i c h t - eine Wachstumsindustr ie F. Frisch I

Die fª Industriel~inder verfolgen neuerdings ehrgeizige Ziele bei der Strom- erzeugung aus Sonnenenergie. Die zweite Weltkonferenz fª Photovoltaik in Wien machte erstmals deutlich, dar3 die umweltfreundliche Energiequelle das Potential hat, zu einem Global Player in der kª Weltenergieversorgung zu werden. Sie geht jetzt nach langer Pionierzeit in die industrielle Phase ª Ihr wirtschaftliches Wachstum wird bereits an der Computertechnik gemessen.

Schlª Photovoltaik; Industriephase; wirtschaftliche Anwendung; Weltenergieversorgung; Massenproduktion; Dª

Generation of electric power from solar energy becomes growth industry. The major industrial nations have recently set ambitious goals for the generation of electric power from solar energy. The Second World Conference for Photovoltaics, held in Vienna, made it clear, for the ¡ time, that this ecologically sound energy source has the potential to become a global player on the world energy scene. Following a long pioneering period, solar energy is now moving into the industrial phase. Its eco- nomic growth is already being compared with the growth of computer technology.

Keywords: photovoltaics; solar generators; industrial phase; economic applications; global energy supply; mass production; thin-film solar cells

1. E in l e i tung

In der Geschichte der Technik und der Industrialisie- rung haben sich immer wieder Erfindungen dynami- scher durchgesetzt, als es Experten zun~ichst erwartet hatten. Dabei wurden oft erhebliche Widerst~nde ª wunden. Auch die Photovoltaik, die direkte elektroni- sche Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in Elektrizit~it, wurde von ihren Anf'• in den sechzi- ger Jahren bis in unsere Tage als zwar elegante, aber fª die breite Stromversorgung unbedeutende Technik eingestuft, die allenfalls in der Raumfahrt und einigen terrestrischen Nischenmarkten eine Rolle spielen k6nne.

Diese Einsch~itzung beginnt sich jetzt zu wandeln. Die fª Industriel~nder verfolgen neuerdings ehr- geizige Ziele mit Stromerzeugung aus Sonnenenergie (Abb. 1). Die zweite Weltkonferenz fª Photovoltaik in Wien machte erstmals deutlich, dal3 die umweltfreund- liche Energiequelle das Potential besitzt, zu einem Global Player in der kª Weltenergieversorgung zu werden. Sie geht nach langer Pionierzeit in die indu- strielle Phase ª Ihr wirtschaftliches Wachstum wird

Dipl.-Ing. Franz Frisch, Publizist fª Forschung und Techno- logie, Wertheimer Stral3e 93, D-81243 Mª

bereits an der Computertechnik gemessen. Der welt- gr6Bte Olkonzem stellt sich auf eine massive Rolle der Photovoltaik bei der Abl6se des Erd~51s ein. Nebenbei ist auch die erste Massenproduktion von Solargenera- toren f'ª die Automobilindustrie angelaufen. Was sind die Grª dafª dal3 die elektronische Stromquelle pl6tzlich eine wirtschaftliche Eigendynamik entwik- kelt?

Abb. 1. Die erste deutsche Photovoltaik-Anlage mit einer Lei- stung von einem Megawatt auf den D~ichem der Neuen Messe Mª soll die Marktentwicklung stimulieren

(Bild: Markus Matzel. Das Fotoarchiv)

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2. Massive Programme zur Marktentwicklung

Die Europaische Union will eine Million Minikrafl- werke, die Sonnenenergie direkt in Strom umwandeln, bis zum Jahr 2010 installieren - die eine H~ilftc in den Mitgliedsl~indem, die andere in der Dritten Welt. Die solare Stromkapazit~it soll damit auf 3 000 MW stei- gen. ,,Damit werden wir einen entscheidenden Markt- durchbruch der Photovoltaik erreichen", sagte Christos Papoutsis, der fª Energie zustandige EU-Kommissar, auf der zweiten Weltkonferenz fª Solarstrom, die im Juli in Wien stattfand.

In den USA rcchne man fª 2010 mit 60 Milliarden Dollar Marktvolumen, bekr~iftigte James E. Rannels vom amerikanischen Energieministerium (DOE). 1997 sei die PV-Produktion in den Vereinigten Staaten um 47 % gestiegen (Abb. 2). Das starke Wachstum werde durch neue M~irkte getragen und durch staatliche Initiativen wie das von Pr~isident Clinton initiierte Pro- gramm zur Installation von einer Million Photovoltaik- Anlagen auf amerikanischen D~ichem.

3. Parallele zur Computertechnik

• 2 000 Experten und Anwender aus 75 L~indern nahmen an dem 5tagigen Treffen voto 6. bis 10. Juli in der Wiener Hofburg teil. 1 100 Vortrage und Posterbei- trage zeigten den breiten Strom der Entwicklung. Bei der begleitenden, bisher gr6Bten Fachmesse der Photo- voltaik pr~isentierten 150 Aussteller aus 21 L~indem ihre Produkte. Und hier zeigte sich bereits einer der Grª fª die neue Entwicklung: Wir haben es mit einer in der Anwendung bereits reifen Technik zu tun, die vielf~iltige Bedª kostengª und qualitativ hochwertig deckt.

,,Wir k6nnen heute zeigen, dal3 sich die Mikroelektro- nik, die inzwischen die technische Welt gepr~igt hat, in ihren ersten 15 Jahren nicht schneller entwickelte als die Photovoltaik", sagte der Vorsitzende der Wiener Weltkonferenz, Professor Jª Schmid, Vorstands- mitglied des Instituts fª Solare Energieversorgungs- technik (ISET) in Kassel, in seiner Keynote-Rede. Die Photovoltaik durchlaufe zur Zeit jenes Stadium, in dem sich die Computertechnik in den 70er Jahren befunden habe. Sie sei wie die damaligen Computer technisch bereits hoch entwickelt und vielf~iltig einsetzbar. ,,Wir stehen aber gleichsam noch weit vor der Einfª des billigen PCs und dem Boom der Mikrochips."

Abb. 2. Ein Markt von 60 Mrd. Dollar wird fª 2010 in den USA erwartet. Nicht nur im Weltraum, sondern auch auf der Erde steigt die Nachfrage nach Elektrizit~it ohne Brennstoff und Abfall (Bild: Webasto)

Die Statements der beiden Energiepolitiker charakteri- sieren den grunds~itzlichen Wandel in der Einsch~it- zung der solaren Stromerzeugung, der auf der Wiener Weltkonferenz erstmals deutlich zu Tage trat. Die Pho- tovoltaik, die viele Vertreter von Politik und Wirtschaft bisher nur als Nischentechnik ohne Bedeutung fª den Energiemarkt werteten, hat sich so dynamisch entwik- kelt, dal3 sie nun als ernsthafter Wettbewerber im Wel- tenergiemarkt des 21. Jahrhunderts in Betracht gezo- gen wird.

4. Systementwicklung seit 15 Jahren

Jª Schmid war cincr dcr erstcn, der in Europa systematisch an dcr Vcrbindung von Elcktronik und Photovoltaik arbcitctc. Bald nach der Grª des bundcsdeutschcn Fraunhofcr-Instituts fª Solarc Ener- gicsystemc (ISE, Frciburg), heutc das gr6gte Solar- institut Europas, bautc cr die ISE-Abtcilung Systcm- tcchnik auf, die sich fortan auf die viclf~iltigc, maggcsr Anwcndung dcr elcktronischen Gcncratorcn konzcntricrtc. Bcrcits 1983 nahm Sr in Mª dic crstc curop~iischc Wohnhausanlagc in Betricb, dic aus Sonnenlicht mittcls cines nahczu voll- clcktronischcn Inverters cxaktcn 220-V-Wechsclstrom crzcugtc und dicscn bci • sogar schon in das Mª Stadtnctz einspciscn durfte. Wcnig sp~iter folgtc dcr crste Bcrggasthof ohnc Nctzan- schlug, der durch cinc Photovoltaikanlagc mit Battcric- spcichcr solarcn Wcchsclstrom rund um dic Uhr erhiclt.

Dcrartigc Projektc, gef6rdcrt ctwa ron dcr Brª EU-Kommission, habcn entscheidend dazu bcigetra- gen, von dcr Idcc zur qualifizicrtcn Anwcndung zu kommcn, dic nun immcr brcitcr w~ichst.

Ein modernes Beispiel stellt die Starkenberger Hª des Deutschen Alpenvereins in Tirol dar. Hier hat das ISET Kassel mit modularer Systemtechnik einen PV- Generator mit 4,95 kW Spitzenleistung und ein mit Flª betriebenes Blockheizkraftwerk mit 14 kW Nennleistung zu einer Hybridanlage integriert, die die

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maBgenau an die Anwendungen anpassen, so daB nur die wirklich n6tigen Kosten entstª Die Grundver- sorgung der gesamten Menschheit mit elektrischem Licht, Kª verderblicher Lebensmittel, Kommu- nikation mit TV und Telefon werde damit endlich rea- lisierbar (Abb. 4). Eine Herausforderung fª Technolo- gieunternehmen in aller Welt sei schlieBlich, dag sich Photovoltaik als einzige Stromquelle direkt mit High- Tech kombinieren lasse (Abb. 5).

Abb. 3. Modulare Energieversorgung mit Photovoltaik und Flª in Tirol: In der Starkenberger Hª des Deutschen Alpenvereins installierte das ISET Kassel ein maBgeschneidertes Stromsystem (Bild: Markus Matzel. Das Fotoarchiv)

Alpenhª bei einem Minimum an Transportaufwand, Umweltbelastung und Wartung unter allen Witterungs- bedingungen zuverl~issig mit Strom und WS_rme ver- sorgt. Die Anlage wurde wegen ihres Pilotcharakters vom bundesdeutschen Forschungsministerium und der EU-Kommission gef6rdert (Abb. 3).

Abb. 4. Leistungsstarke Stromversorgung eines Wohnhauses in Indonesien: Mit Photovoltaik er6ffnet sich ein praktikabler Weg, weltweit Versorgungslª zu schlieBen

(Bild: ASE)

5. Neue Perspektiven der Stromversorgung

Zwei Grª werden nach Schmids Worten dazu fª ren, daB die Photovoltaik ,,wahrscheinlich zur st~ksten Wachstumsbranche des n~ichsten Jahrhunderts wird." Der eine liegt darin, da8 der Energieverbrauch der Menschheit stark steigen wird, Erd61 und auch Uran aber in wenigen Jahrzehnten zur Neige gehen und langfristig nicht mehr fª die Weltenergieversorgung zur Verfª stehen werden. Der andere Grund liegt in der einzigartigen Attraktivit~t der Photovoltaik:

,,Zum ersten Mal", so der Energieforscher, ,,verfª die Menschheit ª eine Energiequelle ohne Grenzen des Wachstums." Die Ressourcen seien fª alle Zeiten unbeschr~qkt verfª eine Umweltbelastung wie bei konventionellen Energietr~igem gebe es nicht.

,,Erstmals kann an jedem beliebigen Punkt der Erde ohne NetzanschluB Strom erzeugt werden", fª Schmid hinzu. Begª werde dies noch durch einen weiteren Vorteil: Die Gr6ge der Generatoren lasse sich

Abb. 5. Moderne Parkscheinautomaten mit photovoltaischer Energieversorgung sind bereits ein wirtschaftliches Serienpro- dukt, das auch mitten in deutschen Cities kostengª ist als Ger~te mit NetzanschluB (Bild: Webasto)

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Abb. 6. Telekommunikation rund um den Globus wird durch Photovoltaik fl~ichendeckend mtiglich. Hier hat sich ein Markt er6ff- net, der das Wachstum des PV-Marktes forciert (Bild: ASE)

Die Vorteile zeigen ihre Wirkung auf dem Weltmarkt. Das kontinuierliche Wachstum von jahrlich ª 20 % wird bereits zu einem grol3en Teil durch Anwendungen vorangetrieben, bei denen die Solarstromversorgung die betriebswirtschaftlich gª L6sung darstellt. Die Liste der in Wien vorgestellten Projekte ist lang. Sie reicht von Telekommunikationsstationen rund um den Globus (Abb. 6) ª Wasserpumpsysteme in Spa- nien, Holland und Deutschland bis zum h6chsten Observatorium der Welt auf dem amerikanischen Mount Evans.

James E. Rannels betonte, es sei ein Irrtum, zu glau- ben, der Markt der Photovoltaik liege nur in den dª besiedelten Entwicklungsl~xtdem. Auch in den hoch- entwickelten Industriel~indem gebe es viele weige Stellen in der kostengª Elekt¡

6. Architektur und Photovoltaik

Als ein weltweiter Trend der Photovoltaikanwendung entwickelt sich die Verbindung von Architektur und Photovoltaik. Der Grund: Stromerzeugende Fassaden- oder Dachelemente ersetzen herk6mmliche Baustruk- turen und fallen daher kostenm~il3ig nicht stark ins Gewicht. Fl~ichen sind im • vorhanden, der erzeugte Strom kann im GeNiude direkt verbraucht werden. Die beiden intemationalen Glaskonzeme Saint Gobain und Pilkington sowie andere Firmen zeigten in Wien, dal3 sie diese Variante massiv voran-

treiben wollen. Mit gutem Grund: ,,40 % der Elektrizi- t~it werden in Europa in Geb~iuden verbraucht", sagt EU-Kommissar Papoutsis.

Eine reizvolle Altemative fª Fassaden oder Dachfl~i- chen stellen grol3fl~ichige semi-transparente Solarmo- dule in Dª dar. Die Generatoren aus amorphem Silicium der ASE-Gruppe (PST, Putzbrunn bei Mª lassen ca. 10 % des Lichts durch. Dem menschlichen Auge erscheinen sie aus dem Geb~iude- inneren transparent, von augen jedoch als undurchsich- tige verspiegelte Fl~iche (Abb. 7).

7. Firmen im Wettbewerb

Photovoltaik-Firmen liefern ihre Produkte in alle Erd- teile, so der vor allem in den USA produzierende heutige Weltmarktfª Siemens Solar, die amerika- nische Solarex, die japanische Kyocera oder die deutsch-amerikanische ASE Gruppe, welche die zur Zeit fortschrittlichste Technologie zur Herstellung kristalliner Silicium-Wafer fª Solarzellen nach dem EFG-Verfahren besitzt: Die hauchdª Scheiben werden nicht mehr wie Computersilicium mit viel Materialverlust aus grol3en Kristallbl6cken ges~gt, sondern wachsen in Gebrauchsdicke als achteckiges Rohr aus der Siliciumschmelze. Entlang der Kanten teilt ein feiner Laserstrahl das Rohr in quadratische Stª (Abb. 8).

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Abb. 7. Architektur und Photovoltaik: Semitransparente Module mit amorphem Silicium, hier in der Baubeh6rde von Mª bieten neue Perspektiven bei der Gestaltung von Geb~iuden (Bild: Phototronics Solartechnik)

Abb. 8. Waferproduktion in Billerica, USA: Bei der fort- schrittlichen EFG-Technologie entstehen von vomherein dª Siliciumscheiben (Bild: ASE)

,,Elektrizit~it, unabh~ingig von Leitungen, wird in den kommenden Jahren v611ig neue Anwendungsfelder und Marktsegmente erschlief3en", sagt Gesch~iftsfª Dr. Winfried Hoffmann. Die ASE GmbH (Angewandte Solarenergie), die heute zu 100 % der Lahmeyer AG des RWE-Konzerns gehtJrt, will ihren Weltmarktanteil (heute 5 %) bis zum Jahr 2000 verdoppeln und hat dazu vor kurzem im deutschen Alzenau eine neue Solarzellenfabrik mit 13 MW JahresausstoB in Betrieb genommen. Sie wird damit ab 1999 in den USA und Deutschland Siliciumwafer und kristalline Solarzellen mit insgesamt 18 MW Jahreskapazit~it produzieren.

8. Gigawatts kommen in Sicht

Zur Zeit kostet PV-Strom aus GroBanlagen in Deutsch- land nach den Worten Hoffmanns noch 1,40 bis 1,50 DM pro Kilowattstunde. In sonnenreichen Lan- dern, etwa in Griechenland oder im Sª der USA sinke der Preis durch die h6here Sonneneinstrahlung auf die H~ilfte. ,,Wir halten es fª realistisch, dal3 bis 2010 dieser Preis halbiert werden kann. Das w~en dann 20 Cents in den USA." Bei dieser Marke sei die Photovoltaik fª die Deckung der Spitzenlast in der Stromversorgung interessant. Dann werde man etwa in Kalifomien beginnen, viele Gigawatt Photovoltaik zu installieren.

Hier liegt wohl ein ganz entscheidender Vorteil, den die Photovoltaik schon heute gegenª der Kernkraft besitzt: Die Herstellung von Solarstromanlagen wird heute fª Unternehmen kalkulierbar. Es werden M~kte sichtbar, die Investitionen als lohnend erschei- nen lassen. Die Risiken sind ª Demgegen- ª wird Kemenergie f'¨ private Unternehmen wirt- schaftlich nur dann beherrschbar sein, wenn erhebliche Kosten und Risiken auf Staat und Gesellschaft abge- w~ilzt werden. Bei der Zukunftsoption der Kernfusion dª dies nicht anders sein.

Die erste Ein-Megawatt-Anlage in Deutschland, von Bayemwerk, Siemens und den Stadtwerken Mª auf den Hallend~ichem der neuen Mª Messe etrichtet, demonstriert eine weitere PV-Entwicklung: Mit vielf~iltigen grol3en Demonstrationsanlagen, die Solarstrom ins 6ffentliche Netz einspeisen, soll die Marktentwicklung stimuliert werden (Abb. 9). Eine zweite Anlage mit einem Megawatt Leistung entsteht zur Zeit auch auf dem riesigen Dach der neuen Bil- dungsakademie Herne in Nordrhein-Westfalen. Mit ahnlichem Ziel will auch die japanische Regierung 70 000 Dacher mit PV-Anlagen ausstatten.

9. Zwei Milliarden Menschen ohne Strom

Eine der wichtigsten Herausforderungen der Photovol- taik stellen die ª zwei Milliarden Menschen dar, die heute nach wie vor ohne Elektrizitat leben. Dazu z~len auch eine Million EU-Bª lhnen er6ffnet die elek- tronische Energietechnik, die ohne NetzanschluB, Brennstoff und Abfall Strom erzeugt, eine neue Lebens- perspektive. So wurde in Wien ª viele Beispiele berichtet, die zeigen, wie die Elektrifizierung der dª besiedelten Gebiete der Erde vorangehen kann: Elektri- sches Licht fª 1000 H~iuser in Ladakh, Wasserpumpen in Senegal und Mexico, Elektrifizierung in Indien und Cuba usw. Der entscheidende erste Schritt ist die elek- trische Basisversorgung, die fiar TV, Licht, Kª und ein weiteres Elektroger~it reicht. Ira vergangenen Jahr wurden nach einer Analyse des Freiburger Fraun- hofer-Solarinstituts ISE weltweit bereits 200000 solche

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Abb. 9. Demonstrationslage zur Marktf/Srderung auf den Hallend~ichem der Neuen Messe Mª Auf einer verfª Dach- fl~iche von 66000 m 2 wurden 7 812 Solarmodule mit einer Gesamtleistung von 1016 MW installiert. Ein Projekt der Bayernwerk AG (Hauptinvestor), der Siemens AG und der Mª Stadtwerke (Bild: Bayernwerk)

Solar-Home-Systems installiert, die den Menschen neue Bildungs- und Arbeitsm6glichkeiten bieten und damit zur Reduzierung der Landflucht beitragen (Abb. 10).

10. Griiflter Olkonzern steigt massiv ein

Die Nachfrage ist grog und auch das Kapital fª die Investitionen w~e vorhanden, war in Wien zu h6ren.

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Abb. 10. • zwei Milliarden Menschen leben noch ohne Elektrizit~it. Mit photovoltaischen Solar-Home-Systems, hier in Indonesien, kann ihre Versorgung eingeleitet werden

(Bild: ASE)

Was fehlt, sind geeignete, maggeschneiderte Finanzie- rungsmodelle der Kreditwirtschaft. Auch dazu pr~isen- tierte der WeltkongreB erste Konzepte. Als Vorbild wurde vor allem die Gramehn-Bank in Bangladesh genannt, die mit groBem Erfolg Kleinprojekte in die- sem armen Land finanziert.

Die globalen Zukunftsperspektiven der Photovoltaik sind heute so vielversprechend, daB der Shell-Konzern, das gr6Bte Oluntemehmen der Welt, regenerative Energie im Herbst 1997 zu seinem fª Gesch~ifts- feld erhoben hat. ,,Nach dem offziellen Energieszena- rio von Shell wird der Anteil der Photovoltaik am gesamten Weltenergieverbrauch im Jahr 2050 bei 10 % liegen", sagt Dr. Fritz Vahrenholt, Vorstandsmitglied der deutschen Shell AG. ,,Der Weltenergieverbrauch wird zu diesem Zeitpunkt dreimal so hoch sein wie heute." Entscheidend bei der langfristigen Entwick- lung der Photovoltaik sei nicht das Anfangsvolumen des Marktes, sondern der Gradient des Wachstums. Shell halte ein j~ihrliches Wachstum bis zu 30 % fª realistisch. Damit k6nne bis zum Jahr 2020 ein Prozent Marktanteil erreicht werden. Zwischen 2030 und 2050 k6nne dann der Anteil von 5 % auf 10 % steigen. Diese Entwickung sei jedoch ,,kein Selbstl~iufer". Es seien noch groBe Anstrengungen und viele technologische

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Quantensprª n6tig, um das Ziel zu erreichen. Shell errichtet zur Zeit in Gelsenkirchen die weltgr6Bte Pho- tovoltaik-Fabrik mit einer Jahreskapazit~it von 25 MW (Abb. 11).

Abb. 11. Modell der weltgr/3Bten Solarzellenfabrik, die von Shell ira deutschen Gelsenkirchen errichtet wird

(Bild: MFF)

11. Erste Massenproduktion fª das Auto

Zu den wichtigsten Unternehmen, die den Weltmarkt der Photovoltaik erweitem, werden kª aber auch viele High-Tech-Unternehmen z~ihlen, die mit spe- ziellen Produkten auf ihrem Markt fª sind. Ein Paradebeispiel gibt im Automobilbereich die Firma Webasto, Weltmarktfª bei Schiebed~ichem, die ihre Produkte heute an praktisch alle Autohersteller rund um den Globus liefert. ,,Wir beschaftigen uns tag- lich mit unserem Kundennutzen Licht, Luft, Sonne", sagt Reinhard Wecker, Leiter der Webasto-Solartech- nik. ,,Was lag n~iher, als das Schiebedach mit Solarzel- len auszurª um auch ira stehenden Fahrzeug eine gute Belª zu erreichen." Die baye¡ Welt- firma ist damit heimlich zu einem groBen deutschen Solartechnik-Hersteller geworden. In diesem Jahr wird man 20000 bis 30000 Solar-Schiebed~icher an die Autoindustrie und andere Branchen liefern. Im Spit- zenmodell von Audi, dem A8, geh6rt das Solardach bereits zum Klimapaket, das als Sonderausstattung angeboten wird (Abb. 12).

Abb. 12. Erste Massenproduktion fª die Automobilindustrie: Das Schiebedach mit Solargenerator, hier im Audi A8, erfª die hohen Qualit~itsanforderungen der Pkw-Hersteller

(Bild: Markus Matzel. Das Fotoarchiv)

len, sind diesen im Wirkungsgrad noch unterlegen. Doch bei vielen Anwendungen kommt es nicht auf h6chste Effizienz an, sondern auf die Stromkosten pro Watt, und hier bieten Dª auf Grund ihrer sinkenden Produktionskosten die besten Perspektiven.

Die alteste Variante, das amorphe Silicium, das in den achtziger Jahren fast begraben worden w~re, erlebt einen neuen Aufschwung. Erstmals, so berichtete die amerikanisch-japanische Firma Uni-Solar, seien im Labor 15 % Wirkungsgrad ª worden. Zum Vergleich: der Laborwirkungsgrad kristalliner Hoch- leistungszellen liegt bei 24 %. Nach bishe¡ Erfah- rung sind in der Produktion etwa zwei Drittel des h6ch- sten Laborwerts wirtschaftlich zu erreichen.

Zur Zeit liegt der stabile Wirkungsgrad amorpher Sili- ciumzellen noch bei 6 % bis 6,5 %. GroBfl~ichige Module produziert ASE bereits seit l~ingerem in einer

12. Neue Technologien gehen in Produktion

Der Weg zum Global Player in der Weltenergieversor- gung fª ª die Massenproduktion neuer Halbleiter- technologien, die die Stromerzeugungskosten senken. Zukunftstechnologien, die den Materialaufwand fª die Solarzellen drastisch reduzieren, nahmen in Wien denn auch einen breiten Raum ein. Dª mehr als hundertmal dª als die heutigen kristallinen Zel-

Abb. 13. Zukunftstr~ichtige Dª Hauch- dª Schichten aus amorphem Silicium liefern am Telessio Damm in/talien Strom mit 12 kW Leistung

(Bild: ASE)

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Pilotfabrik mit einem Megawatt Jahreskapazit~it. In den n~ichsten zwei bis drei Jahren stehe, so das Unter- nehmen, die Entscheidung fª eine Ausweitung der Produktion auf 10 MW bis 15 MW an (Abb. 13). Die gr6gte Produktion mit 10 MW hat zur Zeit Solarex, eine der fª PV-Firmen, im amerikanischen Toano (New Jersey) aufgebaut. Mit 5 MW Produkti- onskapazit~it steht Uni-Solar an zweiter Stelle.

13. Die Energiebilanz der Herstellung

Auch bei der fortschrittlichen Dª wird bereits der • in die Industriephase sicht- bar. Obwohl die Wirkungsgrade noch verh~iltnism~ig klein sind, starten Firmen groge Produktionen, um gerª zu sein, wenn das jetzt schon sichtbare Kostensenkungspotential in der Zukunft auf dem Markt umgesetzt wird.

Die Grundbedingung fª eine massive Rolle der Photo- voltaik in der Weltenergieversorgung ist ein m6glichst kurzfristiges Energy-Pay-Back - die elektronischen Generatoren mª die Energiemenge, die zu ihrer Herstellung eingesetzt wurde, durch Solarenergieum- wandlung m6glichst schnell wieder hereinbringen. In einem gemeinsamen Bericht haben Forscher der Uni- versit~it Utrecht, des franz6sischen INSEAD-Instituts und der japanischen AIST-Forschungsgesellschaft den aktuellen Stand dargelegt. Danach betr~igt die Energy- Pay-Back-Time (EPBT) einer kompletten PV-Anlage mit 3 KW Leistung bei Verwendung von amorphen Siliciumzellen nur mehr 1,1 Jahre, wenn pro Jahr der- artige Anlagen mit einer Gesamtleistung von 100 MW hergestellt werden. Schon heute garantieren Hersteller 10 Jahre Lebensdauer der Solarmodule. Die tats~ichli- che Funktionszeit dª nach bisherigen Erfahrungen

20 und mehr Jahre erreichen, so da• bei heutiger Tech- nologie Dª bereits 20mal so viel Strom gewinnen k6nnen, wie sie bei der Produktion verbrau- chen, Diese Rechnung umfaBt jedoch alle Komponen- ten der Anlage, u. a. auch die Glasplatte, auf die das Halbleitermaterial aufgedampft wird. Betrachtet man aber Anwendungen, in denen vorhandene Baustruktu- ren, zum Beispiel Glasfassaden von Hochbauten genutzt werden, kann der Energieª noch deut- lich steigen.

Mit dem ersten Produktionsstart der zweiten Dª schichttechnologie, Solarzellen aus Kupfer-Indium- Diselenid (CIS), machte Siemens Solar auf sich auf- merksam. Fª den Anfang will man in den USA kleine Module mit 5 W und 10 W Leistung produzieren. Der Wirkungsgrad liegt im Labor inzwischen bei 17,7 %. In der Produktion erreicht man rund 10 %.

In Produktion geht auch die dritte Dª die eine Verbilligung in Aussicht stellt: Solarzellen aus Cadmiumtellurid. Ihr Wirkungsgrad liegt, zwischen amorphem Silicium und CIS, bei 8 % bis 10 %. Zur Zeit sind zwei Fabriken mit jeweils 10 MW Jahreska- pazit~it im Bau, die eine wird vom Olkonzem BP - einer der heute fª Photovoltaik-Firmen - in Fairfield, Kalifornien, errichtet, die andere von der neu gegrª Firma Antec Solar im deutschen Rudisle- ben bei Erfurt.

Die n~ichsten Technologiegenerationen werfen aber ihre Sehatten schon voraus. So pr~isentierten Forscher der Universit~it von Neuch~tel sogenannte mikrokri- stalline und mikromorphe Solarzellen. Und ein japani- sches Team brachte die Nanotechnologie ins Spiel, die wiederum eine eigene Welt neuer Werkstoffe er6ffnet.