Die Energieausbeute aus Solarkollektoren schreitet immer weiter voran. Zwar geht es aktuell nur im einstelligen Prozentbereich vorwärts. Doch in einigen Jahren sollen es statt heute 25 Prozent über 60 Prozent (im Bezug zur Fläche) möglich werden. Die Solartechnologie ist im Umbruch, wie luckx – das magazin recherchierte.

Welch Zelle darf es sein?

Die konstant fortschreitende technologische Entwicklung von Solarzellen stellt eine Voraussetzung für den Siegeszug der Solarenergie dar. Sie gilt als Garant für eine zukunftsgewandte Solarbranche mit hohen Wachstumsraten und für den Ausbau der „Pole Position“ der Solarenergie als kostengünstigste Stromerzeugungstechnologie. Führend sind dabei mit einem Marktanteil von derzeit ca. 95 Prozent monokristalline siliziumbasierte Solarzellen (im Gegensatz zu Dünnschichtmodulen mit ca. 5 Prozent Marktanteil). Dabei setzen sich in regelmäßigen Abständen neue Technologien auf dem Markt durch, die Solarzellen noch effizienter werden lassen. Die lange auf dem Markt vorherrschende PERC-Zelle (passivierte Emitter-Rückseitenkontakt-Zellen) wurde jüngst abgelöst von den n-Typ-Zellen TOPCon, Heterojunction (HJT) und IBC. Für das Jahr 2024 wurde laut einer Studie des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) der voraussichtliche Marktanteil von n-Typ-Zellen auf rund 50 Prozent geschätzt, der von PERC-Zellen nur noch auf rund 40 Prozent.

Den Löwenanteil an n-Typ-Zellen machen mit annähernd 80 Prozent TOPCon-Zellen aus. TOPCon steht für Tunnel Oxide Passivated Contact, die Zellen haben eine ultradünne Siliziumoxid (SiOx)-Schicht, sind weniger anfällig für Degradation, schwächeren Lichteinfall und sind effizienter. Außerdem haben sie eine höhere Bifazialität, die Fähigkeit, mit der Vorder- und Rückseite eines PV-Moduls Licht aufzufangen. Derzeit erreichen monokristalline TOPCon-n-Typ-Zellen im Labor Wirkungsgrade bis zu 26,89 Prozent. Die Obergrenze des Wirkungsgrades von Einfachsolarzellen aus Silizium liegt bei rund 29 Prozent.

Fertigung

Siliziumsolarzellen werden seit 20 Jahren fortschreitend weiterentwickelt – die Effizienzgewinne werden unter anderem durch Verbesserungen an der Oberflächenbeschaffenheit von Silizium erzielt. Auch im Bereich der Wafer-Fertigung gab es zuletzt große Fortschritte: Die Waferdicke hat abgenommen und der Materialverlust beim Sägen der Wafer (kerf-loss) wurde stark reduziert. Derzeit arbeiten Industrie und Forschung daran, weitere Einsparungen bei wichtigen und teuren Materialien der siliziumbasierten Solarzelle wie Silber zu erreichen. Damit wird auch in Zukunft die Effizienz von Siliziumsolarzellen verbessert werden können – und zwar bei gleichzeitiger Kostenreduzierung von PV-Modulen.

Es soll preisgünstiger werden

Doch wie geht es mit der Preisentwicklung von Solarkollektoren weiter? Bekannt ist, dass die Produktion fast nur noch in China erfolgt. Sollte weiterhin der Handelsstreit zwischen den USA und China bestehen, so werden die Chinesen nach anderen Absatzzielen ihrer schon überschießenden Produktion suchen. Was liegt da näher, als den europäischen Markt ins Auge zu nehmen. Schon aktuell hat sich der Preis sehr stark reduziert. Mit der in wenigen Wochen stattfindenden Solarmesse in München wird es sicherlich zu weiteren Preisregulierungen kommen. Da der chinesische Staat die Produktion in seiner Ansicht nach wichtigen Industriebranche fördert – besser subventioniert –, ist mit weiteren deutlichen Reduzierungen zu rechnen. Jedenfalls bleibt es spannend.