Bereit für den Aufschwung

Im Jahr 2010 sind die Ausgaben für Photovoltaik-Produktionsanlagen deutlich gestiegen, und zwar laut Solarbuzz um 88 Prozent auf 10,4 Milliarden US-Dollar. Die positiven Prognosen des Marktforschungsunternehmens entsprechen den Ergebnissen des Ausrüsters Centrotherm für das Geschäftsjahr 2010, dessen Umsatz bei einem Wachstum von 22 Prozent die Milliardengrenze erreichte. Auch Roth & Rau wuchs um 36 Prozent, Meyer Burger steigerte seinen Umsatz um 24 Prozent, und Applied Materials hat nach Schätzungen einen Photovoltaikumsatz von über 1,5 Milliarden US-Dollar erreicht, so Solarbuzz.

Angesichts von über 40 verschiedenen Herstellern, die Produktionsanlagen fürangekündigte Kapazitätserweiterungen von mehr als einem Gigawatt für Solarzellen aus amorphem und mikromorphem Silizium und von mehr als 0,5 Megawatt für solche aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) bestellen, befindet sich die Branche laut Solarbuzz eindeutig in der Erholungsphase. Ob damit auch die Nachfrage nach schlüsslfertigen Turnkey-Linien für Dünnschicht-Silizium steigt, bleibt aber noch abzuwarten, zumindest was die Anlagen der europäischen Anbieter betrifft. Denn inzwischen gib es Konkurrenz von asiatischen Ausrüstern.

Turnkey-Verkäufe laufen aus verschiedenen Gründen zäh. Zunächst nahm die Anzahl von Start-up-Unternehmen unterden Dünnschicht-Modulherstellern ab, da Risikokapital und Fremdfinanzierung knapp wurden und die Weltwirtschaft größtenteils in der Rezession versank. Der zweite Grund ist der fallende Preis von Polysilizium, durch den Dünnschicht-Fertigungsanlagen noch schwerer zu verkaufen sind. Dazu kam der Ausstieg von Applied Materials aus dem Dünnschicht-Turnkey-Segment im vergangenen Jahr, was ebenfalls nicht zu einer erhöhten Nachfrage beitrug.

Ein Rückschlag im Jahr 2010

„Das Segment erlitt mit dem Ausstieg von Applied im Jahr 2010 einen Rückschlag“, sagt John West, Geschäftsführer von VLSI Research Europe. West stelltden Ausstieg von Applied der Strategie von Ulvac gegenüber: „Ulvac hat mit Sharp einen Großkunden.“ Bei den Investor Relations von Ulvac heißt es, dass es für den japanischen Anbieter zwar Anzeichen einer Erholung im Dünnschicht-Siliziumgeschäft gab, die Sparte der Turnkey-Linien jedoch „bleibt schwierig“. So sind die derzeitigen Käufer etablierte Dünnschicht-Hersteller, die Anlagen zur Kapazitätssteigerung erwerben, und nicht unbedingt Neukunden, die ganze Linien kaufen möchten.

Der Ausstieg von Applied aus dem Dünnschicht-Turnkey-Segment hält neue Wettbewerber jedoch nicht davon ab, selbst nach vorn zu drängen, um den Platz von Applied einzunehmen. West nannte zwei Unternehmen, GS-Solar Fujian (Quan Zhou, China) und Jusung Engineering (Gyeonggi-Do, Korea), die laut Presseberichten im Jahr 2010 große Turnkey-Verträge auf ihren Heimatmärkten ankündigten. Neu in der CIGS-Arena ist Solvinti, das eine so genannte Nanowin-Turnkey-Lösung in Nordamerika vermarktet. „Es ist ein hart umkämpfter Markt. Jeder buhlt um seinen ersten Kunden“, meint Jim Molinaro von Solvinti LLC in Pennsylvania (USA). Laut Molinaro hat der taiwanesische Anlagenhersteller CIGS-Linien mit einer Gesamtleistung von 300 Megawatt an zwei Standorten in Taiwan und vier Standorten in China.

Trotz all dieser Marktentwicklungen bleiben die beiden führenden europäischen Turnkey-Anbieter, die Manz Automation AG mit der CIGS-Turnkey-Linie und das für seine Silizium-Turnkey-Linien bekannte Unternehmen Oerlikon Solar, optimistisch. Die Unternehmensleitungen führen dafür verschiedene Gründe an.

Am meisten wird die Zuversicht dadurch gestärkt, dass man erfolgreich die Schwächen der Dünnschicht-Photovoltaik angegangen sei: die hohen Investitionsausgaben im Vergleich zu den etablierten kristallinen Anlagen und der Verlust des bedeutenden Materialkostenvorteils.

Abschied vom Preisvorteil?

Anfänglich, noch im Jahr 2008, bot die Dünnschicht-Lösung gegenüber kristallinen Modulen aufgrund der hohen Kosten für Polysilizium noch einen großen Vorteil. Durch den starken Preisverfall dieses zentralen Materials hat die Dünnschicht-Lösung jedoch ihren großen Vorteil eingebüßt – jedenfalls schien es so. Mit der Stabilisierung des Preises für Polysilizium wird beim Zellwirkungsgrad und der Kostenminimierung jetzt „scharf geschossen“ , so West. „Sinkende Rohstoffpreise zwangen Dünnschicht-Ausrüster dazu, ihr Geschäft zu überdenken“, kommentiert er. Tatsächlich will Oerlikon Solar jetzt zeigen, dass es den Kostenvorteil für seine Dünnschicht-Siliziumtechnologie wiedererlangen kann. Das Unternehmen berichtet von beträchtlichen Wirkungsgradsteigerungen.

Das Streben nach einem höheren Wirkungsgrad scheint der Schlüssel zum Erfolg zu sein. „Das führt zu mehr Modulleistung und somit zu niedrigeren Produktionskosten pro Watt. Auchwenn die Investitionskosten für eine CIGS-Fabrik unter allen heute verfügbaren Technologien zu den höchsten zählen, bietet die CIGS-Technologie das Potenzial für die niedrigsten Produktionskosten in der Zukunft“, sagt Dieter Manz, Geschäftsführer von Manz Automation.

Bei Oerlikon dreht sich das Verkaufsargument nicht nur um den Wirkungsgrad und niedrigere Fertigungskosten. Es wird zudem darauf verwiesen, dass mit den Anlagen des Unternehmens hergestellte Module auch bei den mittleren Stromgestehungskosten (LCOE) mithalten können. „Unsere neuste ThinFab-Ausrüstung stellt die Dünnschicht-Siliziumtechnologie bei den Gesamtkosten auf eine Stufe mit Systemen, die kostengünstige kristalline Module aus China einsetzen“, sagt Oerlikon-Sprecherin Simone Ramser. Es gibt aus Sicht des Unternehmens Anzeichen dafür, dass die Botschaft von Oerlikon bezüglich der mittleren Stromgestehungskosten allmählich ankommt. Oerlikon hat eigenen Angaben zufolge innerhalb der vergangenen fünf Monate Dünnschicht-Silizium-Produktionsanlagen mit einer Kapazität von mehr als 145 Megawatt an Kunden auf dem ostasiatischen Markt, vornehmlich aus China, verkauft.

Auch bei Manz Automation ist man optimistisch und führt in der jüngsten Finanzveröffentlichung an, dass die Banken wieder bereitwilliger Kredite zur Verfügung stellen und dass es daher wohl nur eine Frage der Zeit sei, bis man Aufträge erhalte. Dieter Manz sagt, dass die Kosten für das CIGS-Modul aus Anlagendes Unternehmens bereits jetzt unter den Kosten für kristalline Solarmodule liegen würden und weitere Kostensenkungsvorteile durch Skalierung der Anlagengröße erreicht werden könnten. Manz räumt jedoch ein, dass es wegen der größeren Anlagen länger dauern wird, bis Aufträge hereinkommen. „Die Entscheidungsprozesse für solche großen Investitionen sind langwierig. Die Gesamtinvestition ist mit circa 144 Millionen Euro für die Ausrüstung, zuzüglich Gebäude und Boden, ziemlich hoch. Die Entscheidung muss also gut abgewogen werden, und das dauert seine Zeit.“ John West von VLSI Research hält den Einstieg eines weiteren neuen Großunternehmens in die Dünnschicht-Industrie neben First Solar für entscheidend. Er glaubt, dass das in der japanischen Präfektur Miyazaki ansässige Unternehmen Solar Frontier das Vertrauen in die Dünnschicht-Photovoltaik, in diesem Fall in CIS (Kupfer-Indium-Diselenid), allgemein stärken und zudem eine Nachfrage für Anlagen schaffen werde, während es Gigawatt-Fabriken in seinem Land aufbaut. „Das Unternehmen baut seine Kapazität deutlich aus. Das sind gute Neuigkeiten für Anlagenhersteller in Japan“, unterstreicht West.

Knackpunkt Investitionskosten

Manz und Oerlikon stehen wie ihre Konkurrenz vor einer recht abschreckenden Hürde – den im Vergleich zu einer ähnlich großen Anlage zur kristallinen Produktion hohen Investitionskosten. Hohe Investitionskosten bedeuten, dass die Abschreibungskosten für die Anlagenhöher als bei der etablierten kristallinen Technologie sind. Daran führt kein Weg vorbei. „Die Dünnschicht-Solarvariante hat eine ganz andere Kostenstruktur als die kristalline Variante. Die Erstinvestition liegt bei einer Dünnschichtlinie viel höher“, räumt Manz ein. „Die Materialkosten sind jedoch viel niedriger als bei der kristallinen Lösung. Die Kosten für das aktive Material liegen bei nur einigen Cent pro Watt. Bei einem kristallinen Modul macht das Silizium die Hauptkosten aus.“ Manz‘ Argumentation spiegelt sich auch in der Aussage von Analyst West wider: „Die Investitionskosten sind zwar hoch, jedoch kaum spürbar im Vergleich zu den langfristigen Kosten für die Massenproduktion von kristallinem Silizium.“ John West ist mit Blick auf das Dünnschicht-Photovoltaik-Ausrüstungssegment ziemlich optimistisch und sagt, dass es „immer“ eine Nachfrage für Dünnschichtanlagen geben werde, da die Nachfrage von den Kosten abhänge.

Manz bietet eine CIGS-Linie, bei der die Investitionskosten eigenen Angaben zufolge bei 1,20 Euro pro Watt liegen sollen, bei einer Anlage mit einer Mindestleistung von 120 Megawatt und einem garantierten anfänglichen Wirkungsgrad von 12,5 Prozent. „Wir haben einen klaren Fahrplan mit dem Ziel, in den nächsten Jahren einen Wirkungsgrad von mehr als 15 Prozent zu erreichen“, sagt Manz.

Oerlikon bietet nach eigenen Angaben eine Dünnschicht-Siliziumlinie mit 0,50 Euro pro Watt Betriebskosten und einem Wirkungsgrad von zehn Prozent an. Oerlikon strebt zudem danach, den Wirkungsgrad zu verbessern. Der Plan ist, die „Champion Cell“ mit ihrem Wirkungsgrad von 11,9 Prozent so schnell wie möglich aus dem Labor in die Produktion zu bringen. Beide Hersteller lassen ihre bestehenden Kunden nach dem Erstkauf von Verbesserungen der Dünnschicht-Silizium-Anlagen in Sachen Wirkungsgrad und Kostenreduzierung profitieren.

Manz zielt mit seiner Verkaufsstrategie sowohl auf neue Teilnehmer auf dem Photovoltaikmarkt als auch auf etablierte Hersteller von kristallinem Silizium, allgemein auch auf Großunternehmen, die Dünnschichtlinien für den Massenmarkt in Regionen benötigen, wo CIGS Module aufgrund ihrer Eigenschaften einen relativ hohen Ertrag versprechen. Oerlikonrichtet sich mit seiner Strategie an etablierte Modulhersteller, die bei Dünnschicht-Solarmodulen einsteigen wollen, wie auch an andere Unternehmen mit starken Bilanzen.

Zur Kostensenkung werde an der Optimierung der eingesetzten Materialien, der Produktionsverfahren sowie der Anlagen gearbeitet, so Christophe Ballif vom Photovoltaik-Labor des renommierten Instituts für Mikrotechnik (IMT) in Neuenburg, das Teil der ETH Lausanne ist. Das Schweizer Institut ist für seine Entdeckungen beim Produktionsverfahren von mikromorphem Dünnschicht-Silizium bekannt. Ballif sagt, dass seine Teams etwa die Verwendung von weniger Wasserstoff bei der Plasmaabscheidung erforschen und nach Wegen suchen, die die Herstellungsprozesse kostengünstiger machen.

„Schnellerer beziehungsweise höherer Durchsatz ist wünschenswert, weshalb wir auf dünnere Schichen hinarbeiten. Man spart so viel Kosten, während der geringere Wirkungsgrad vernachlässigt werden kann“, erklärt Ballif und fügt hinzu, dass solche Verfahren zudem womöglich weniger Reinigungszyklen benötigen und weniger Reinigungsgase. Die dritte kostensparende Komponente, auf die Gerätehersteller zurückgreifen können, ist die Entwicklung optimierter Werkzeuge und Anlagen. „Wir wollen die Anlagenkosten senken, indem die Montage durch weniger Einzelteile erleichtert wird“, sagt Ballif.

Wenn es noch zuwenig Verkäufe gibt, ist die Frage, ob es für Turnkey-Anlagen vielleicht keinen Bedarf mehr gibt. Ist denn die Branche so weit gereift, dass die Hersteller von Dünnschichtmodulen den Ausrüstern vorschreiben können, was sie brauchen? Ballif glaubt das nicht. Er unterscheidet zwischen erfahrenen Dünnschicht-Herstellern wie Kaneka oder Sharp in Japan oder Schott Solar in Europa und neueren Marktteilnehmern. Er sagt, dass erfahrene Hersteller tatsächlich erfolgreich Dünnschichtlinien mit Geräten verschiedener Zulieferer zusammengestellt haben. Neue Unternehmen, etwa aus demkristallinen Solarbereich oder anderen nahestehenden Branchen, werden jedoch mit großer Wahrscheinlichkeit auf Turnkey-Lösungen zurückgreifen, zumindest zu Beginn.

Christophe Ballif argumentiert in Bezug auf Turnkey-Linien folgendermaßen: „Dünnschicht ist ziemlich komplex. CIGS bietet einen potenziell hohen Wirkungsgrad, ist aber ebenso schwierig umzusetzen. Dünnschicht bietet die potenziell niedrigsten Kosten, benötigt jedoch Zeit, Erfahrung und Geld. Und man kann leicht scheitern. Die Prozessesind interaktiv und voneinander abhängig. Eine Vielzahl von Ausrüstern steigert zudem die Komplexität einer neuen Produktionslinie.“ Trotzdem ist der Schweizer Professor von der Zukunft der Dünnschicht-Photovoltaik fest, überzeugt: „Letztendlich könnte die Dünnschicht-Siliziumtechnologie mit verbesserten Geräten und günstigerer Ausrüstung zu einer führenden Technologie mit niedriger Energierücklaufzeit und reichlich vorhandenem Rohstoff werden und somit die Terawatt-PV-Gesellschaft ermöglichen.“