The Weekend Read: Pläne für eine vollwertige europäische PV-Lieferkette

Es'Es ist eine aufregende Zeit für die PV-Herstellung, da die globale Solarindustrie anscheinend die Notwendigkeit lokalisierter Lieferketten in all ihren Schlüsselregionen erkannt hat. Europa, Indien und die Vereinigten Staaten starten alle große Anreize und setzen Pläne für eine vertikal integrierte Fertigung in Größenordnungen um, die mit denen vergleichbar sind, die in China bereits in Betrieb sind.

Viele der frühen Innovationen in der Solarenergie fanden in Europa statt, vor dem Großteil der Welt's Produktionskapazität für PV-Module und verwandte Materialien wurde im letzten Jahrzehnt nach Asien verlagert. Und da Europa wieder versucht, eine lokale PV-Fertigungsindustrie zu etablieren, ist es'Klar ist, dass die beteiligten Unternehmen den Kontinent erhalten wollen's Ruf als Technologieführer. Bisher besteht der Großteil der europäischen Pläne darin, Zellen und Module auf Basis der Heterojunction-Technologie (HJT) herzustellen.– gehören zu den fortschrittlichsten Zellkonzepten, die derzeit in Produktion sind und zu Höchstleistungen fähig sind.

"In Europa ist HJT derzeit die Technologie der Wahl für neue Hersteller und neue Linien, anstatt Upgrades von p-Typ PERC," sagte Karl Melkonyan, leitender Analyst bei IHS Markit."In den letzten 15 bis 20 Jahren hat die HJT-Technologie einen langen Weg zurückgelegt, mit kontinuierlich sinkenden Kosten, steigenden Umwandlungseffizienzen und anderen Leistungsverbesserungen, neben starker Stabilität mit einem sehr niedrigen Temperaturkoeffizienten. Es ist auch wichtig zu erwähnen, dass es noch Raum für weitere Verbesserungen gibt."

Weltweit wird HJT der Konkurrenz durch die bestehende PERC-Technologie ausgesetzt sein, die bereits sehr kostenoptimiert ist, und durch seinen wichtigsten n-Typ-Konkurrenten TOPCon, der im Gegensatz zu HJT auf angepassten PERC-Linien produziert werden kann."Sowohl HJT als auch TOPCon müssen noch einige der Herstellungsprozesse entwickeln und verbessern, um kostengünstig wettbewerbsfähig zu sein, mit höherer Effizienz, höherem Durchsatz und Haltbarkeit, kürzerer Verarbeitungszeit, niedrigeren Kosten und besserer Gesamtleistung." fügte Melkonjan hinzu."Ich ziehe an'Ich glaube nicht, dass es nur einen Gewinner geben wird." Für Europa konzentrieren sich jedoch die größten bisher angekündigten Produktionspläne, darunter die von Meyer Burger in Deutschland, REC Group und Recom in Frankreich sowie Enel in Italien, alle auf HJT. Und während diese etablierteren Akteure ihre beeindruckende Arbeit zur Verbesserung und Optimierung der Siliziumzellentechnologie fortsetzen, warten viele neue Innovationen in den Startlöchern, die versprechen, sowohl bestehende Pläne zu unterstützen als auch die PV-Fertigung in neue Richtungen zu lenken.

HJT-Technik

Da sich Technologien wie HJT den praktischen Effizienzgrenzen einer Siliziumsolarzelle nähern, hält die Industrie Ausschau nach neuen Materialien, um höhere Leistungen zu erreichen. Als vielversprechendste Materialien haben sich hier Perowskite herausgestellt, die meistens auf einer Siliziumzelle abgeschieden werden, um ein Tandemgerät zu schaffen. Und obwohl sie noch in keinem Umfang kommerzialisiert werden müssen, werden Tandemzellen und sogar Perowskite an sich von vielen als die Zukunft der PV angesehen.

Das britisch-deutsche Unternehmen Oxford PV gehört zu den Pionieren der Tandemzellen-Technologie und nähert sich mit Geräten im Labormaßstab bereits der 30-Prozent-Wirkungsgradmarke. Noch in diesem Jahr will das Unternehmen an seinem brandenburgischen Standort hergestellte Perowskit-Silizium-Module auf den Markt bringen– nachdem es einige Verzögerungen aufgrund von Covid und damit verbundenen Einschränkungen in der Lieferkette gegeben hatte. In Bezug auf die Silizium-Bodenzelle setzt Oxford PV fest auf HJT als beste Option und sieht dies als eine Gelegenheit für europäische Hersteller, eine technologische Führungsrolle einzunehmen.

"Im Moment stecken andere Regionen bis zu einem gewissen Grad mit einem Legacy-Produkt in PERC fest und wollen es erweitern." sagte Frank Averdung, CEO von Oxford PV."In Europa ist die aktuelle Produktionskapazität marginal, und Sie don'Ich habe dieses Legacy-Produkt nicht. Und für uns, wenn wir die höchste Effizienz wollen, brauchen wir die leistungsfähigste untere Zelle, und das ist natürlich HJT."

Polysilizium und mehr

Mit seinen jüngsten Störungen, Preiserhöhungen und Bedenken hinsichtlich Zwangsarbeit, Polysilizium's Lieferkette demonstriert die Notwendigkeit einer lokalisierten Produktion von Anfang bis Ende. Während etablierte Unternehmen wie Wacker und Elkem in der Lage sind, einen Großteil des Polysiliziums zu liefern, das von europäischen Herstellern in den kommenden Jahren benötigt wird, suchen andere nach Möglichkeiten, dies zu ändern und dabei die Kosten drastisch zu senken.

Das deutsche Start-up Nexwafe entwickelt eine Technologie, die verspricht, die Prozesse der Polysilicium-Herstellung, nämlich Ingot-Ziehen und Sägen, in nur einem Schritt zu ersetzen, indem Silicium-Wafer direkt aus Chlorsilangas hergestellt werden. Das Verfahren verspricht laut seinen Entwicklern, die Kosten der Waferproduktion zu halbieren und gleichmäßigere, qualitativ hochwertigere Wafer herzustellen, als dies mit der derzeitigen Technologie möglich ist. Ende 2021 stieg das Unternehmen auf€39 Millionen Euro investiert und plant bis Anfang 2024 den Ausbau einer Anlage mit einer Kapazität von 500 MW an seinem Standort in Bitterfeld-Wolfen, Deutschland.

Neue Dünnschichttechnologien versprechen auch, einen Großteil der Kosten und Komplexität zu reduzieren's inhärent für die Herstellung von Silizium-PV-Modulen. Das britische Unternehmen Power Roll hat kürzlich eine Pilotproduktionslinie für seine Technologie fertiggestellt, die Solarzellenmaterial in einer einzigartigen Mikrorillenstruktur ablagert. In der Pilotproduktion arbeitet das Unternehmen mit Perowskit als Zellmaterial und zielt auf leichte und integrierte Anwendungen ab."Wir schätzen, dass unsere Technologie bei einer Skalierung etwa 50 Prozent billiger auf der Basis des Anfangskapitals sein wird, mit einer um 50 Prozent kürzeren Amortisationszeit als bestehende herkömmliche schwere Silizium-PV." sagte Neil Spann, CEO von Power Roll.

Lage, Lage, Lage

Nach Fertigstellung seiner 100-MW-Linie in Brandenburg plant Oxford PV eine weitere 2-GW-Zell- und Modulfabrik, hat aber bisher nicht bestätigt, wo sich diese befinden könnte."Wir sind für jeden Standort offen. Natürlich sind wir ein europäisches Unternehmen, das in Großbritannien gegründet wurde, und wir haben Produktionsstätten in Deutschland, und wir würden es vorziehen, zu bleiben," sagte Averdung."Gleichzeitig dürfen wir aber auch nicht die Augen verschließen, wenn es an anderen Standorten erhebliche Vorteile gibt."

Um sicherzustellen, dass es für die Unternehmen, die diese neuen PV-Technologien entwickeln, attraktiv bleibt, muss Europa möglicherweise sein Spiel in Bezug auf die Unterstützung für deren Skalierung verstärken."Für den Ausbau unseres Standorts in Deutschland müssen wir rund 100 Millionen Euro aufbringen. Und derzeit wir'wenn wir staatliche Unterstützung für vielleicht 10 Prozent oder 12 Prozent davon sehen," Nexwafe-CEO Davor Sutija gegenüber pv magazine."Und im Vergleich zu den Steuerinitiativen in den Vereinigten Staaten, den Programmen, die jetzt in Indien voranschreiten, und dem Niveau der staatlichen Unterstützung in China, macht dies Europa zu einem Nachzügler bei der Unterstützung erneuerbarer Energien."

Abgesehen von den Pilotprojekten, die ihre Technologie demonstrieren, verfolgen sowohl Nexwafe als auch Power Roll ein Geschäftsmodell, ihre Technologie an andere Hersteller zu lizenzieren, anstatt die Herstellung selbst durchzuführen; das heißt sie'Es ist unwahrscheinlich, dass es an eine Region gebunden ist. Indien's Reliance New Energy Solar hat kürzlich investiert€25 Million in Nexwafe und plant, die Waferherstellungstechnologie in seine ehrgeizigen Pläne für eine Lieferkette in Indien einzuführen. Power Roll prüft auch die Herstellung seiner Dünnschichttechnologie in Indien mit dem lokalen Partner Thermax.

Beide Unternehmen sagen jedoch, dass sie viele Möglichkeiten in Europa sehen und sehr daran interessiert sind, in der Region eine Rolle zu spielen's PV-Industrie."Wir werden neue Solargenerationen mit ultrahohen Wirkungsgraden, auch mit Dotierungsgradienten, und neuartigen Strukturen entwickeln. Und wir glauben, dass es ideal wäre, Partner in Europa zu haben, um diese neuen Innovationen auf den Markt zu bringen" sagte Sutija."Gleichzeitig zeigt unsere Zusammenarbeit mit Reliance, dass unsere Technologie weltweit nachgefragt wird. Und aus Investitionssicht müssen wir in der Lage sein, global zu konkurrieren und strategische Partnerschaften aufzubauen, die es unserer Technologie ermöglichen, sich so schnell wie möglich zu verbreiten."

Wertschöpfungsketten

Mit seiner Perowskit-Technologie hat Oxford PV auch darauf geachtet, sich nicht auf Materialien zu verlassen, die wahrscheinlich in jeder Region knapp werden."Wir'Wir haben die Materialien untersucht, die in unsere Perowskit-Zellen gelangen, um sicherzustellen, dass sie're leicht verfügbar, dass sie'aus Nicht-Konfliktregionen und in ausreichender Menge verfügbar sind," sagte das Unternehmen's CTO Chris Case."Unsere Berechnungen zeigen, dass es genug gibt, um mehr als 30 TW Perowskit-Technologie zu liefern, und wir haben die Fähigkeit innerhalb der Lieferkette Europas, falls erforderlich, diese kritischen Materialien und sie zu liefern'aus Primärquellen verfügbar."

Nexwafe's Sutija weist auch auf die geplante Anlage in Bitterfeld in Deutschland hin's "Sonnental" wird sein Chlorsilangas aus einer Anlage direkt nebenan beziehen können.

Selbst bei den verfügbaren Rohstoffen muss die gesamte Lieferkette vorhanden sein, damit Technologien wie diese eine sinnvolle Größenordnung erreichen können– inkl. Modulstückliste wie Glas, Rahmen etc."Wir brauchen Wachstum in der gesamten Lieferkette. Es gibt keine technologische Hürde, um dies zu verhindern, es geht darum, dass die Menschen Vertrauen in den Markt haben und bereit sind zu investieren," sagte Averdung."Was wir jetzt aber tun müssen, ist an Beschleunigung zu denken, richtig? Und ich denke, hier kann die Politik helfen."