Die Evolution geht weiter

Eine Solarzelle ist wie ein Fass, das immer noch eine Menge Löcher hat. Von oben kommt Lichtenergie hinein, durch die Löcher strömt ein mehr oder weniger großer Anteil ungenutzt nach außen. Wie viel in Strom umgewandelt wird, ergibt sich aus der Bilanz der zugeführten zur verloren gegangenen Menge.

Dabei ist in den Forschungslaboren schon lange bekannt, wie man die Löcher stopfen kann. Doch erst jetzt verlassen dafür geeignete Technologien die Labore und kommen in der Herstellung an. Neue Produkte werden nicht mehr lange auf sich warten lassen. „Wir spüren zurzeit ein enormes Interesse an MWT-Rückseitenkontaktzellen“, sagte etwa Paul Wyers am Rande der EU PVSEC, der europäischen Photovoltaikkonferenz im September. MWT steht für eine der Möglichkeiten, mit denen sich der Wirkungsgrad der Zellen und Module steigern lässt.

Wyers leitet beim niederländischen Energieforschungsinstitut ECN den Bereich Solarenergie und hat diese Technologie maßgeblich mitentwickelt. Dabei werden die Kontakte (Busbars) der Zellen intern auf die Rückseite durchgeführt. Dadurch liegen auf der Vorderseite weniger Leiterbahnen, die Licht von der Zelle fernhalten. Der Wirkungsgrad steigt, und gleichzeitig können Module mit effizienteren Methoden gefertigt werden. Wyers Mitarbeiter entwickelten schon vor Jahren eine multikristalline MWT-Zelle, die das Unternehmen Solland Solar zur Serienreife gebracht hat. Nur fand sich drei Jahre lang niemand, der sie in Module einbauen wollte.

Jetzt geht es wieder voran. Schott Solar beispielsweise hat verkündet, zusammen mit Solland eine Pilotlinie für den Modulbau zu entwickeln.

Wie groß der Sprung ist, der jetzt vielleicht bevorsteht, veranschaulichen die Wirkungsgradrekorde polykristalliner Module. Seit Mitte der 90er Jahre hielten ihn die Sandia National Laboratories in den USA mit 15,5 Prozent. Dann geschah lange nichts. Erst letzten Dezember brachen ihn Wyers und seine Kollegen mit 17,0 Prozent. Danach dauerte es nur vier Monate, bis sich Kyocera mit 17,3 Prozent an die Spitze setzte. Jetzt folgte im September bereits Schott mit 17,6 Prozent.

Neues Interesse für Altbekanntes

Vier Technologien sind es, die jetzt bevorzugt auf den Roadmaps der Hersteller auftauchen. Neben MWT die sogenannten selektiven Emitter, bessere Passivierungen auf der Rückseite und n-Typ-Zellen.

Zwar sind diese Verfahren im Prinzip schon lange bekannt. Neu ist aber, wie intensiv sich Hersteller dafür interessieren, dass sie erste Ergebnisse verkünden und dass Zulieferer Maschinen dafür entwickeln. „Der Innovationsdruck ist da, weil man mit der heutigen Standardzelle ohne zusätzliche Features den Wirkungsgrad kaum über 18,5 Prozent steigern kann“, sagt Stefan Glunz, der am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme die Abteilung Solarzellen leitet. „Fast alle großen Firmen erreichen heute schon über 18 Prozent, so dass kaum noch ein Spielraum besteht.“

Dabei zeigt ein Blick auf Sunpower aus den USA im Prinzip, wohin die Reise geht. Seit 2002 stellt das Unternehmen in industriellem Maßstab Rückseitenkontaktzellen her. Dabei nutzt es nicht die MWT-Technologie, sondern eine noch elegantere Methode, bei der es überhaupt keine Abschattungen durch Leiterbahnen mehr gibt.

Erst vor kurzem stellte Forschungsleiter Peter Cousins auf einer Konferenz in Hawaii den neuen Wirkungsgradrekord mit einer dieser Zellen vor: 24,2 Prozent, nicht auf einer Miniaturzelle, wie es in der Forschung oft üblich ist, sondern, viel schwieriger, auf einer großen Zelle im üblichen Format. „Da sitzen dann 20 unserer Doktoranden aus der Forschung an Hocheffizienzzellen und fragen sich, wie die das im Detail gemacht haben“, sagt Stefan Glunz.

Damit könnte die Suche nach den fortschrittlichen Zellkonzepten ja eigentlich zu Ende sein. Doch nach den Zahlen, die Sunpower-Gründer und Guru der Solarzellenforscher Richard Swanson in einem Vortrag auf der EU PVSEC vorstellte, kosten die Zellen und Module in der Produktion rund 50 US-Cent pro Watt mehr als bei den preiswertesten Wettbewerbern. Sunpower kann zwar trotzdem ziemlich viele Module verkaufen, nach Aussage von Swanson für einen um 40 Cent bis einen Dollar höheren Preis im Vergleich zu preiswerten Produkten. Doch die Kosten sind mittelfristig ein Problem, gelingt es nicht, sie zu senken.

Ein Grund dafür, dass die Zellen und Module so gut gehen, ist zum Beispiel das im Vergleich zu anderen Zellkonzepten homogene Aussehen, bei dem man keine Leiterbahnen auf der Vorderseite sieht. „Die Frage ist, wie lange das so bleibt“, gibt Wyers zu bedenken. Schon in den letzten Jahren sind auch die konventionellen Module in ihrem Erscheinungsbild deutlich homogener geworden.

„In einigen Jahren sehen alle Module gleich gut aus.“ Nicht zuletzt deshalb erhoffen sich Konkurrenten durch andere Technologien höhere Wirkungsgrade bei gleichzeitig geringeren Kosten.

Das weist auf einen Grundkonflikt in der Solarzellenentwicklung hin. Sunpower-Zellen gelten seit jeher als revolutionär. Ebenso die HIT-Zellen von Sanyo. Das japanische Unternehmen ummantelt

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Von Wissenschaftlern für Wissenschaftler

Je mehr die EU PVSEC wächst, umso unübersichtlicher wird sie. Das gilt besonders, weil sie eine sehr große wissenschaftliche Konferenz mit einer Messe verbindet. Dagegen will sich die Konferenz SiliconPV abheben, die vom 17. bis 20. April 2011 das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme zusammen mit 21 anderen Instituten und Firmen veranstalten wird. Nächstes Jahr findet sie in Freiburg statt, in den darauffolgenden Jahren an anderen europäischen Instituten. Sie richtet sich vor allem an Wissenschaftler der Zell- und Modulentwicklung.

www.siliconpv.com

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