28.03.2013
Schriftgröße
1 Bewertung(en) Rating
Artikel

PDF

Organische Solarzellen warten in den Laboren auf ihren Durchbruch am Markt. 2013 soll ihr Schicksalsjahr werden. Sind die Hürden zu hoch?

 - Hauchdünn ist die Heliatek-Solarfolie aus der Rolle-zu-Rolle-Verdampfungsanlage.
Hauchdünn ist die Heliatek-Solarfolie aus der Rolle-zu-Rolle-Verdampfungsanlage.
Foto: Heliatek

Träge und grau fließt die Elbe durch das winterliche Dresden. Aber immerhin: Sie fließt – mit fünf Kilometern pro Stunde. Sichtbarer gibt sich der Fortschritt nur 400 Meter vom Elbufer entfernt: Hier hat Heliatek binnen sechs Monaten eine Fabrik zur Herstellung von organischen Solarfolien hochgezogen. Organische Solarzellen bestehen aus Polymeren oder anderen chemischen Kohlenwasserstoffen.

Zwar lassen sich die Kunststoffzellen schnell und in großen Stückzahlen fertigen, aber ihr Wirkungsgrad ist verglichen mit kristallinen Solarzellen sehr gering. Die Inbetriebnahme der Dresdner Fertigungslinie erfolgte Mitte März 2012. Heliatek nutzt so genannte Oligomere für hauchdünne Solarfolien. Etwa 14 Millionen Euro hat die erste Anlage gekostet. Sie kann pro Jahr acht Megawatt Solarmodule produzieren. Derzeit sammeln die Sachsen Geld ein, um eine zweite Anlage zu bauen. Sie soll 75 Megawatt im Jahr ausstoßen, dafür braucht Heliatek 60 Millionen Euro.

Kleine Schritte, kleine Brötchen

Allerdings hat Heliatek ein wichtiges Ziel verfehlt: Bis zum Herbst 2012 sollten die ersten Solarprodukte für mobile Anwendungen in den Markt kommen. „Es ist eine noch junge Technologie, wir müssen erst einmal Erfahrungen sammeln“, beschwichtigt Martin Pfeiffer, Technologievorstand des sächsischen Vorzeigeunternehmens. „Es war uns von vornherein klar, dass wir nicht im ersten Jahr gleich vier Megawatt absetzen werden.“

Damit backt Heliatek erst einmal kleine Brötchen. Die sächsische Firma will den Fehler nicht wiederholen, den ein Konkurrent aus den USA gemacht hatte. Konarka in New Bedford im US-Bundesstaat Massachusetts hatte im Herbst 2011 vollmundig eine gigantische Fabrik versprochen. Ein Gigawatt sollte die Anlage jedes Jahr ausspucken, dafür standen 200 Millionen US-Dollar (142 Millionen Euro) zur Verfügung. Aber nach einem halben Jahr war das Geld weg. Konarka ging in die Insolvenz. Eine hochfliegende Hoffnung mehr, die vom Solarhimmel auf den harten Boden des ökonomischen Alltags stürzte. Inzwischen hat der Systemanbieter Belectric aus dem fränkischen Kolitzheim die deutsche Niederlassung von Konarka in Nürnberg übernommen.

Ein Pilotprojekt in Spanien

Die Markteinführung der organischen Photovoltaik – nicht nur bei Heliatek – scheint ebenso träge voranzukommen wie das Wasser in der Elbe. Bis Ende 2012 lieferte Heliatek die ersten Muster an künftige Kunden aus, der Verkauf kam in Gang. Die ersten Serienprodukte werden Ende 2013 ausgeliefert. Bisher bereitet Heliatek ein Pilotprojekt in Spanien vor. Zusammen mit Reckli, einem Anbieter von Teilen für Betonfassaden, will das Solarunternehmen eine Fassade mit Solarfolien verkleiden. „Ziel der ersten Phase der Markteinführung ist es, Referenzobjekte zu schaffen und zu verfolgen, wie sich die Module unter realen Bedingungen verhalten“, erklärt der Technologievorstand. Schließlich liegt genau dort das Hauptproblem der Anbieter von organischen Solarfolien: Sie verfügen kaum über Erfahrungen, wie sich ihre Solarmodule in der Praxis bewähren. Bis zur Bestätigung des Gegenteils bleiben potenzielle Kunden skeptisch, was die tatsächlichen Solarerträge betrifft. „Wir müssen zunächst Vertrauen im Markt schaffen“, sagt Martin Pfeiffer. „Wer große Objekte realisieren will, wird sich erst einmal nach Referenzprojekten umsehen.“

Aus diesem Grund hat sich auch der Stromlieferant Mainova in Frankfurt am Main eine Testanlage auf den Hof stellen lassen. Auf einem Aluminiumgestell sind neun Module mit einer aktiven Fläche von über zehn Quadratmetern von Konarka montiert. Die Solarfolien der Marke Power Plastics bestehen aus speziellen Polymeren, in denen langkettige Kohlenstoffmoleküle bei Lichteinfall Elektronen abgeben. Die Elektronen werden von anderen Molekülen – Fullerene genannt – eingesammelt und zur Elektrode geleitet. „Es ist ein Praxistest“, erklärt Thomas Breuer, Sprecher von Mainova. „Unter Laborbedingungen funktioniert die Technologie schon ganz gut. Wir wollen aber jetzt wissen, wie sich die organische Photovoltaik unter realen Bedingungen verhält.“ Seit Oktober 2012 ist die Anlage in Betrieb und speist den Strom in das Netz von Mainova ein. „Die ersten Erfahrungen stimmen uns positiv“, sagt Breuer. „Wir haben die Hoffnung, dass die Technologie etwas taugt.“

Beweis steht noch aus

Was sie erst noch beweisen muss. Denn niedriger Wirkungsgrad und geringe Langzeitstabilität der Module machen den Technikern zu schaffen. „Das Problem der kurzen Lebensdauer der organischen Solarmodule ist eigentlich eine Frage der Verkapselung und Verklebung, vor allem an den Seiten der Module und an den Stellen, wo man die Kontakte aus dem Modul herausführt“, erklärt Martin Pfeiffer. Das Modul braucht eine flexible Barriere, die die Zellen vor Wasser und Sauerstoff schützt. „Eine Plastikfolie ist nur scheinbar wasserdicht“, weiß Pfeiffer. „Wenn man genau hinschaut, diffundiert auch durch eine solche Folie noch Wasser hindurch.“ Eine Lösung bietet die amerikanische Chemiefirma 3M an. Sie hat im Juli 2012 eine neue Folie zur Verkapselung von Dünnschichtmodulen auf den Markt gebracht, die auch für die organische Photovoltaik geeignet ist.

Heliatek setzt eine Schutzfolie ein, die aus anorganischen Nitridschichten und organischen Zwischenschichten besteht. „Die organische Schicht hat die Aufgabe, die Defekte zu entkoppeln, die es in den anorganischen Schichten gibt“, erklärt Heliatek-Mann Pfeiffer. Sie muss sicherstellen, dass ein Defekt in einer anorganischen Schicht nicht zufällig auch in der nächsten anorganischen Schicht an der gleichen Stelle auftritt und Wasser eindringen kann. Der Weg des Wassers von außen nach innen soll möglichst lang sein.

Bisher bestanden solche Ultrabarrieren aus bis zu sieben Schichten, was die Solarmodule erheblich verteuerte. „In den letzten Jahren haben verschiedene Unternehmen die Schichtabscheidung so weit perfektioniert, dass auch drei Schichten ausreichen – zwei anorganische Schichten und dazwischen eine organische Entkoppelungsschicht“, berichtet Pfeiffer. „Dieser Aufbau hat eine ausreichende Sperrwirkung. Die Folien sind inzwischen erschwinglich. Aber auch bei der Verklebung haben wir in den letzten zwei bis drei Jahren erhebliche Fortschritte gemacht.“

 
1 | 2
Ist dieser Artikel für Sie hilfreich?
  • Artikel
  • kommentieren
  • |
  • drucken