Neues Fertigungsverfahren für Solarzellen bedeutet kostengünstigere Solarenergie

Solarenergie ist noch nicht im großen Stil nutzbar, da der Stand der Technik bei Solarzellen (auch Photovoltaikzellen oder PV-Zellen genannt) noch nicht weit genug fortgeschritten ist. Dies liegt in den Kosten, dem niedrigen Wirkungsgrad und der bei ihrer Herstellung verursachten Umweltbelastung begründet, denn diese Faktoren überwiegen allen potenziellen Einsparungen, die durch die gewonnene Solarenergie erzielt werden. Wenn die Kosten allerdings minimiert werden könnten, dann könnte die Solarenergie auch gegenüber herkömmlichen Stromerzeugungsverfahren auf Grundlage fossiler Brennstoffe wettbewerbsfähig sein.

Die Partner des EU-geförderten SOLNOWAT-Projekts nahmen sich dieser Herausforderung an und entwickelten ein innovatives Trockenätzverfahren zur Herstellung von PV-Zellen.

Das neue Trockenätzverfahren

PV-Zellen werden üblicherweise mit einem nasschemischen Verfahren hergestellt, bei dem Siliziumschichten von einem kristallinen Wafer heruntergeätzt werden – das verbleibende Material bildet die Solarzelle. Beim SOLNOWAT-Prozess wird das kostenintensive und ineffiziente Nassätzverfahren durch Trockenätztechnologie ersetzt, das bei normalem Atmosphärendruck durchgeführt werden kann und darüber hinaus die Kosten senkt und die Produktion beschleunigt. Da durch das Trockenätzen weniger Silizium abgetragen wird, sind die hergestellten Zellen dunkler und absorbieren Licht somit sehr effizient. Tatsächlich weisen sie einen so hohen Wirkungsgrad auf, dass sie nicht mehr zur globalen Erwärmung beitragen.

Das Projekt war auch deshalb ein Erfolg, da beim entwickelten Trockenätzverfahren ätzende Chemikalien zum Einsatz kommen, die keine Treibhausgase erzeugen und den Klimawandel somit nicht vorantreiben. Im Rahmen des Verfahrens wird ein thermisch aktiviertes Ätzgas (Fluor) in einem Reaktor für chemisches Ätzen genutzt, sodass weder Plasma noch ein Vakuum erzeugt werden muss. Der Reaktor arbeitet einseitig, das heißt nur eine Seite des Wafers wird geätzt, was zur dunkleren Oberfläche führt.

Gute Nachrichten für Hersteller

All dies bedeutet große Vorteile für die Hersteller von PV-Zellen, die von Kosteneinsparungen von bis zu 25 % profitieren könnten. Laut eines Berichts, der am 2. Februar 2017 in der Tageszeitung „The Irish Times“ veröffentlicht wurde, könnte das SOLNOWAT-Verfahren für größere PV-Zellenhersteller zu jährlichen Kosteneinsparungen von 20 Millionen EUR führen.

Einsparungen dieser Größenordnung werden dringend benötigt, da die europäische Industrie mit Konkurrenz aus China konfrontiert ist, die den Markt mit kostengünstigen Solarmodulen überschwemmt. Nicht zuletzt wegen der Kosteneinsparungen, die durch das SOLNOWAT-Verfahren erzielt werden, sind die Projektforscher zuversichtlich, dass die europäische Industrie bald einen Aufschwung erleben wird – vor allem, da immer mehr Geräte und Dienste mit Solarenergie betrieben bzw. umgesetzt werden. Beispielsweise stellte das von Elon Musk mitgegründete Unternehmen SolarCity kürzlich ein Hausdach vor, das sich vollständig aus Solarmodulen in Form von Solarzellen und Solar-Dachschindeln zusammensetzt. „Ganz besonders spannend wird Solartechnik, wenn sie direkt in die Baumaterialien integriert wird“, sagte SOLNOWAT-Projektkoordinator Edward Duffy gegenüber der The Irish Times. „Dazu benötigt man unsere Technologie, denn wir ermöglichen die Herstellung einer dunklen Solarzelle, die kaum als solche erkannt wird, wenn man sie in ein Hausdach verbaut.

Volle Ausnutzung des Marktpotenzials

Vor dem Hintergrund neuer Anwendungen wie dem Solar-Hausdach und der steigenden Nachfrage in aufkommenden Märkten wie Indien wird das Vermarktungspotenzial für Trockenätz-Produktionsmaschinen auf über eine Milliarde USD geschätzt. In Nines PV (dem Unternehmen, das aus dem Projekt nach seinem Abschluss im Jahr 2013 hervorging) wird seit dem dafür gesorgt, dass dieses Vermarktungspotenzial mit dem in SOLNOWAT entwickelten Trockenätzverfahren voll ausgeschöpft werden kann – es haben bereits mehrere führende Akteure der Industrie Interesse bekundet.

Weitere Informationen:
SOLNOWAT-Projektwebsite