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15.01.2002

11:26 Uhr

Neues Verfahren soll sich auch bei kleineren Produktionsmengen rechnen

Produzenten von Solarzellen wollen Silizium selbst herstellen

VonRolf Froböse

Solarzellen werden aus Silizium gefertigt, das als Abfallprodukt in der Chipfertigung anfällt. Die Menge dieses Siliziums zweiter Wahl ist jedoch begrenzt. Das Unternehmen Solar World will einem Engpass vorbeugen und entwickelt ein Verfahren, mit dem Silizium für Solarzellen kostengünstig hergestellt werden kann.

HB BONN. In einem Joint Venture mit dem US-amerikanischen Technologieunternehmen GTi entwickelt die Bonner Solar World AG ein eigenes Verfahren zur Herstellung von Silizium für die Produktion von Solarzellen. Mit der auf einer neuen Kristallisationstechnik basierenden Methode will sich das Unternehmen aus der Abhängigkeit von Zulieferern der Halbleiterindustrie befreien. Kern des neuen Verfahrens ist die so genannte Blockgießtechnik, bei der im Unterschied zu dem Verfahren der Elektronikzulieferer die Kristallisation in zwei verschiedenen Behältern durchgeführt wird.

Mit dem technischen Kunstgriff werden gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe geschlagen: Neben einer Absenkung des spezifischen Energieverbrauchs fällt zugleich weniger Bruchmaterial an, was die Ausbeute verbessert. Darüber hinaus werden Materialfehler reduziert, die sich negativ auf den Wirkungsgrad der Solarzellen auswirken.

Bislang werden die Solarzellen aus Solarsilizium herstellt, einem Abfall aus der Chipproduktion. Dieses Material entspricht nicht den extremen Qualitätsanforderungen der Computerindustrie. Für das als "solar grade" deklarierte Material bezahlen die Solarfirmen jedoch nur 50 % des Preises für reines Silizium. Bis 2005 rechnen Experten mit einem stark steigenden jährlichen Bedarf an Solarsilizium auf etwa 6 000 Tonnen. Höchstens die Hälfte könnte dann noch aus den Quellen der Halbleiterindustrie kommen.

Ausgangsmaterial für Silizium ist Quarzsand. Chemisch wird dieser Rohstoff zunächst zu "metallurgischem Silizium" reduziert. Nach Angaben von Prof. Peter Woditsch, Geschäftsführer der aus der Bayer Solar GmbH hervorgegangenen Deutschen Solar GmbH in Freiberg, einem Tochterunternehmen der Solar World AG, entsprechen die Kosten für die Gewinnung des Rohsiliziums nahezu den Energiekosten. Daher finden sich die Produktionsstätten, wie die des größten Lieferanten Elkem ASS (Norwegen), ausnahmslos in Regionen, in denen Energie kostengünstig zur Verfügung steht.

Hochwertiges Silizium für Solartechnik zu teuer

Reinstsilizium wiederum, das für die Chipproduktion benötigt wird, wird heute größtenteils über die Zersetzung des aus Rohsilizium gewonnenen Zwischenprodukts "Siliziumwasserstoff" (Silan) hergestellt - auch hier fallen hohe Energiekosten an. Volker Braetsch, der bei der Burghausener Wacker-Chemie-Tochter Siltronic AG für Marketing und Geschäftsentwicklung zuständig ist, rechnet mit einem Energiekostenanteil im Herstellungsprozess von rund 50 %.

Zur Deckung ihres zusätzlichen Bedarfs könnte die Solarbranche theoretisch zwar auch das höherwertige Material erwerben. Doch das wäre nach Angaben der Solarunternehmen viel zu teuer. Für Hersteller wie Siltronic lohne es sich dagegen nicht, so Braetsch, speziell für die Branche Silizium zu produzieren. Das sei unprofitabel. Die Investitionskosten für eine Produktion seien so hoch, dass sie sich erst bei rund 20 000 Jahrestonnen rechnen.

Das neue Verfahren dagegen rechne sich schon bei einer Produktion von 400 Tonnen pro Jahr, sagt Frank Asbeck, Vorstandsvorsitzender der Solar World AG. Für das Verfahren, das sein Unternehmen von der Bayer AG übernommen hat und gemeinsam mit GTi zur Praxisreife entwickeln will, existierten erste Laboranlagen bereits. "Bei Bayer und GTi stehen zwar schon Anlagen im Labormaßstab, aber wir wissen, dass wir erst noch einige Nahtstellen schließen müssen, bevor die Pilotproduktion aufgebaut werden kann", sagt Asbeck. "Das sollte jedoch innerhalb von zwei Jahren zu schaffen sein."

Der norwegische Silizumproduzent Elkem hat ebenfalls die zu erwartende Marktlücke entdeckt. In einem Anfang 2001 beschlossenen Kooperationsabkommen mit dem amerikanischen Solarzellenhersteller Astro-Power wollen die beiden Unternehmen auch innerhalb von zwei Jahren ein Verfahren zur preisgünstigen Herstellung von Solarsilizium entwickeln, das den "Umweg" über das Zwischenprodukt Silan vermeidet.

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