photovoltaik Ausgabe: 01-2014

Für die Türme der Scheichs

Skyline von Dubai: Arabische Investoren treiben die Energiewende in den Metropolen voran, auch in Deutschland. Denn Architektur und Photovoltaik gehören zusammen, nicht nur in der Wüste.

Skyline von Dubai: Arabische Investoren treiben die Energiewende in den Metropolen voran, auch in Deutschland. Denn Architektur und Photovoltaik gehören zusammen, nicht nur in der Wüste.

Gebäudeintegration —  Großflächige Dünnschichtmodule könnten denschwierigen Markt beleben. Zumindest setzen die Hersteller von mikromorphenSiliziumpaneelen auf diese Karte.  Heiko Schwarzburger

D ie Integration von Solarmodulen in die Gebäudehülle (BIPV) ist ein schwieriges Geschäft. Spezialisierte Unternehmen tun sich schwer. Erst kürzlich musste Solarnova aus Hamburg in die Insolvenz gehen. Zuvor waren Anbieter wie Soltecture oder Unisolar aus dem Markt ausgeschieden. Schüco hat mittlerweile seine Werke für Dünnschichtmodule geschlossen, der Preisverfall bei der polykristallinen Konkurrenz machte den wirtschaftlichen Betrieb unmöglich.

Solargeneratoren ins Dach oder in die Fassade zu integrieren ist sinnvoll. Aber es ist nicht einfach, weil an die Zulassung der Paneele und Befestigungssysteme sehr hohe Ansprüche gestellt werden. Die Zulassung als Bauteil nach den Vorschriften des Deutschen Instituts für Bautechnik in Berlin kostet einen Haufen Geld. Demgegenüber steht ein überschaubarer Markt, der nur im Zeitlupentempo aus den Kinderschuhen kommt. Vermutlich wird sich das erst mit der neuen EU-Richtlinie ändern. Sie schreibt ab 2020 für jedes neue Gebäude vor, dass es seine Energie selbst aufbringen muss. Bis dahin sind es noch sechs lange, zähe Jahre. Immerhin: Das Geschäft mit Carports ist in Gang gekommen, ein kleiner Lichtstreif am Ende des Tunnels.

Dennoch halten einige Unternehmen am schwierigen Geschäft fest. So hat Masdar PV im thüringischen Ichtershausen seine Modulfertigung um spezielle Paneele für die BIPV erweitert. „Wir haben bereits mit unserer bestehenden Technik viele Erfahrungen in der Herstellung von BIPV-Modulen gesammelt“, sagt Gisela Wolters, COO bei Masdar PV. „Mit der neuen Produktionslinie setzen wir diese Erfahrungen nun für unsere Kunden ein.“ Masdar PV in Thüringen ist eine 100-prozentige Tochter des Masdar-Konzerns in Abu Dhabi. Um künftig große Glastürme der Scheichs mit Solargeneratoren zu veredeln, hat Masdar die ausrangierten Modullinien von Schüco gekauft. Schüco hatte in Osterweddingen bei Magdeburg eine Fabrik für Dünnschichtmodule aus Silizium errichtet, die unter dem Markennamen Malibu lief. Mittlerweile ist das Werk dicht, Schüco hat sich gänzlich aus der Modulproduktion zurückgezogen. Als Vertriebspartner wollen die Bielefelder jedoch weiterhin im BIPV-Geschäft mitmischen: über den Fassadenbau, in dem Schüco traditionell sehr stark ist und eigene Montagesysteme entwickelt hat.

Auch Glashersteller stehen Masdar zur Seite, um den BIPV-Markt mit geeigneten Produkten in Schwung zu bringen. Dazu gehören beispielsweise Euroglas, die Glaswerke Arnold, der asiatische Großkonzern AGC und Pressglas aus Polen.

Seit Mai 2013 läuft die Linie in Ichtershausen. Masdar PV hat auch alle Zertifizierungen von Schüco übernommen. Künftig bietet Masdar seinen Kunden eine breite Palette von integrierbaren Modulen an, in individuellem Design mit variabler Größe, Transparenz, Farbe und Aufbau. Gemeinsam mit der Bauindustrie will das Unternehmen an normkonformen Integrationskonzepten arbeiten, es strebt die baurechtliche Zulassung der BIPV-Module an. Zwischenzeitlich gingen die ersten Sondermodule auf die Reise nach Schweden, wo sie in einem Gebäude verbaut werden sollen.

Seit 2009 produziert Masdar PV in Thüringen. Die Araber fertigen Dünnschichtmodule aus Silizium. Sie bestehen aus einem Sandwich aus hauchdünnen amorphen und mikrokristallinen Siliziumschichten. Ihr Spitzenwirkungsgrad beträgt zehn Prozent. Das ist deutlich weniger als bei CIS- oder polykristallinen Modulen. Aber die Fertigung läuft in einem vollautomatisierten Prozess mit kurzen Taktzeiten. Deshalb sind die Kosten deutlich geringer. Die Dünnschichtmodule lassen sich auf Dächern und auf Freiflächen installieren.

Mehrfache Beschichtung auf Wunsch

Als einziger Anbieter kann Masdar PV sehr große Solarmodule herstellen, mit bis zu 5,7 Quadratmetern Fläche. Die Kapazität der Fabrik in Ichtershausen beträgt 80 Megawatt, unter den Modulherstellern sind die Araber eher ein kleiner Fisch. Die Pläne für eine baugleiche zweite Fabrik in Abu Dhabi wurden mittlerweile auf Eis gelegt. Immerhin: Die Fabrik im Erfurter Vorort ist gut ausgelastet.

Derzeit rollt ein 30-Megawatt-Auftrag für einen Kunden in Südafrika von den Bändern. Für eine zweite Linie in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Modulwerken von Bosch/Solarworld gibt es bereits Planungen, vorbehaltlich der Marktentwicklung.

Die Dünnschichtmodule werden vom Deckglas ausgehend beschichtet. Das Glas ist 3,2 Millimeter dick, es wird von einem belgischen Lieferanten beigesteuert. Das Floatglas hat 5,7 Quadratmeter Fläche, jede Scheibe wiegt rund 100 Kilogramm. Zunächst wird der transparente Frontkontakt aufgebracht und durch Laser in rund 2.500 Einzelzellen geschnitten. Danach erfolgt die Aufbringung der amorphen und mikrokristallinen Siliziumschichten. Masdar nutzt die Maschinentechnik von Applied Materials, mittlerweile hat sich der Fabrikausstatter aus diesem Geschäft verabschiedet. Vier PECVD-Automaten laufen in einer Linie, die Scheiben werden in Stapeln in die Abscheidekammern eingebracht. Zwei Linien laufen parallel.

Erst wird die amorphe Zelle abgeschieden, dann die mikrokristalline Zelle. Die Abscheidung erfolgt mit gasförmigem Silan, das anschließend eine teure Abgasaufbereitung (Abatement) durchläuft. Weil die Strukturen homogener und feiner sind, dauert die Abscheidung der mikrokristallinen Schicht länger als bei der amorphen Lage. Das Silizium-Sandwich ist nur 1,5 bis 2 Mikrometer dick. Die Zellen werden auch in diesem Prozessschritt mit Lasern geschnitten.

Keine separate Verlötung

Als Rückelektrode wird schließlich eine metallische Platte aus Aluminium, Nickel, Vanadium und Silber aufgesputtert. Ihre Dicke misst nur wenige Nanometer. Die Reihenverschaltung der Zellen erfolgt über die Kontaktierung der Rückseitenelektrode mit den Zellen des Frontkontakts. Auf diese Weise ist keine separate Verlötung notwendig. Anschließend werden die Randbereiche des Moduls isoliert, elf bis zwölf Millimeter. Auch dabei kommt ein Laser zum Einsatz, der wie ein Hobel wirkt. Im Laminator wird der Halbleiter mit PVB-Folie verschweißt, erst im Rollenlaminator zur Vorvernetzung der Folie, dann im Autoklaven (zwei Stunden bei 14 Bar und 22 Grad Celsius), um die Folien zu vernetzen. Es folgt die Verlötung der Seitenkontakte mit Kupferband auf der Rückseiten.

20 Stunden im Durchlauf

Jedes Modul läuft rund 20 Stunden durch die Fertigung, von der Glaswäsche bis zu den abschließenden Tests und der Kommissionierung für den Vertrieb. Zur Montage der großen Paneele werden sechs Backrails aufgebracht, verzinkte Profile aus Stahl. Neben dem Vollformat bietet Masdar PV auch Halbformate und Viertelformate an. Amorphe Großmodule liefern zwischen 430 und 440 Watt Solarleistung.

Mikromorphe Paneele mit doppelter Beschichtung (amorph und mikrokristallin) erreichen 550 bis 560 Watt. Mit solchen Modulen lassen sich auch auf Dächern sehr große Anlagen realisieren. Ein Beispiel ist das Solarkraftwerk auf einem der größten Logistikzentren Europas, der „City of Books“ in der Nähe von Mailand. Dort wurden rund 3,44 Megawatt installiert.

Literatur

Fussnoten

  • Modulwerk von Masdar PV in Ichtershausen, einem Vorort der thüringischen Landeshauptstadt Erfurt.

Foto: Masdar PV

Fotos: Boehme Systems

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