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Innovation als Schlüssel zum Erfolg: Technologischer Fortschritt als treibende Kraft der Solarindustrie

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Wer in einem technologiegesteuerten Markt wie der Solarindustrie Erfolg haben will, agiert in einem schnelllebigen Umfeld: Die Innovationen von heute können schon morgen wieder obsolet sein. Deshalb verlangt das Geschäft mit der Sonne von Unternehmen, die eine führende Position einnehmen wollen, kontinuierliche Investitionen in Forschungs- und Entwicklungsprozesse. Unabhängig davon, ob die dabei gemachten Entdeckungen der verbesserten Moduleffizienz, Produktqualität oder der nachhaltigen Nutzung von Rohstoffen dienen, sind sie entscheidend für den Erfolg in der Branche. Chris Eberspacher – Advanced Technology Officer, Hanwha Solar und President Hanwha Solar America – verfasste folgenden Gastbeitrag, um am Beispiel von Hanwha den Markt und die Bedeutung der Forschung und Entwicklung zu erörtern.

Chris Eberspacher
Chris Eberspacher

Solar & Energiewende News/ München. Die Solarenergie ist in Deutschland einer der wichtigsten Pfeiler beim Ausstieg aus der Atomenergie. Neben vielen auf die Solarbranche spezialisierten Unternehmen erkennen auch immer mehr Großunternehmen das Potenzial der Branche. Eine dieser Firmen ist die koreanische Hanwha Gruppe, die zu den größten Konzernen der Welt zählt. 2012 investierte Hanwha einen Teil seines Milliarden-Umsatzes in die Solarbranche. Begonnen hat dieses Engagement 2010 mit der Übernahme von Solarfun – einem global führenden Hersteller von PV-Modulen. Der Konzern legt Wert darauf, dass nicht nur einzelne Segmente des Solargeschäftes bedient werden, sondern ein breiter aufgestelltes Portfolio zu offerieren. Dieses reicht von der Produktion benötigter Rohstoffe bis zu Finanzierungs- und Versicherungsleistungen.

Dass alle Leistungen bei Hanwha vom selben Anbieter kommen, gibt dem Kunden Sicherheit. Für den Fortbestand dieses Vertrauensverhältnisses ist der kontinuierliche Einsatz von finanziellen wie personellen Ressourcen in technologische Neuerungen und Produktverbesserungen unentbehrlich. Viele Solaranbieter sind sich dessen bewusst und investieren regelmäßig in eigene Forschung um die Qualität und Zelleffizienz zu erhöhen oder interne Produktionsprozesse zu optimieren.

Kontinuierliche Suche nach neuen Lösungen

Die Entwicklungsarbeit von Solarmodulen bewegt sich in einem ständigen Konflikt zwischen hoher Zelleffizienz und niedrigen Produktionskosten. Abhängig von der Priorisierung wird bei gleichbleibendem Produktionsprozess entweder größerer Wert auf die Effizienz gelegt, was im Gegenzug die Produktionskosten steigen lässt – oder Hersteller entscheiden sich zugunsten einer attraktiven Preisgestaltung für weniger effiziente Module.

Diese Schwierigkeit lässt sich besonders bei der Dünnschicht-Technologie gut beobachten: Durch den geringen Materialverbrauch und den vereinfachten Herstellungsprozess sind Dünnschicht-Module in den letzten Jahren durchaus konkurrenzfähig geworden. Trotzdem konnte der Effizienzgrad traditioneller Wafer bisher nicht erreicht werden. Große Solaranbieter wollen sich mit diesem Kompromiss nicht zufriedengeben und forschen deshalb im Bereich der Substratlösungen, bei denen das Silizium als extrem dünne Schicht auf ein Substrat aufgetragen wird.

Produkte mit Substraten werden noch immer zu den Silizium-Wafern gezählt, sind jedoch erheblich dünner als konventionelle Lösungen. Für Hanwha Solar liegt die Zukunft des Volumenmarkts bei Photovoltaiklösungen mit dünnen Substratschichten, da diese alles in sich vereinen was ein erfolgreiches Produkt ausmacht:

  • Niedrige Kosten: Es wird wesentlich weniger Silizium verwendet als bei den heutzutage üblichen Wafern, somit sinken die Produktionskosten.
  • Höhere Effizienz: Das vorhandene Silizium wird effizienter genutzt und hat damit ein besseres Leistungsverhältnis als herkömmliche Module.
  • Höhere Wandlungsrate: Durch die verbesserten Effizienzwerte wird im Vergleich zu traditionellen Zellen mehr Energie erzeugt.
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Paul Basore, Leiter des Hanwha Solar Advanced R&D Labors in Santa Clara, Kalifornien.

Zur Förderung solcher technologischer Innovationen hat Hanwha Solar sein mittlerweile drittes Forschungs- und Entwicklungszentrum in Silicon Valley, Kalifornien eröffnet. Die Experten konzentrieren sich dort auf die Entwicklung neuer Materialien und Zellkonzepte sowie auf die Produktion von kristallinen Silizium-Zellen. Zusätzlich investiert Hanwha Solar in Systeme wie das Plasma Pro System 100 und das Singulus Singular, die eine ideale Entwicklungsumgebung für die Forschung mit Silizium bieten.

Strategische Partnerschaften für höhere Wettbewerbsfähigkeit

In wettbewerbsträchtigen Märkten wie der Solarindustrie ist der Ausbau eines konkurrenzfähigen Netzwerks für innovative Lösungen unerlässlich. Hanwha Solar kooperiert deshalb mit einer Reihe von spezialisierten Partnern, darunter 1366 Technologies und Crystal Solar.

Die Zusammenarbeit mit Silent Power, einem Startup für Solarbatterien, ist ein weiteres Beispiel: Dank integriertem Energiespeicher können die damit ausgestatteten Module Stromausfälle und Stoßzeiten problemlos überbrücken. Die sogenannte SunBank-Technologie integriert netzgebundene Energiestationen, Solar- und Speichermodule. So kann jederzeit zwischen Energie aus der Solarproduktion oder dem Stromnetz gewechselt werden. Das System ist in zwei Größen verfügbar: Für Wohnhäuser als Module mit 5 bis 10 Kilowatt Leistung und einer Speicherkapazität von 10 bis 20 Kilowattstunden. Die Produkte für kleine kommerzielle Betriebe liefern 10 bis 30 Kilowatt bei einer Gesamtspeicherleistung von 20 bis 60 Kilowattstunden.

Besonderheiten der SolarBank-Technologie

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Kirsten Cabanas-Holmen, Process Performance Manager bei Hanwha Solar Amerika mit Photolumineszenz-Gerät.

Im Gegensatz zu anderen netzgebundenen Solarsystemen ist die SunBank-Technologie so konstruiert, dass sie auch bei Stromausfällen funktioniert – viele andere Systeme stellen ihren Betrieb unter solchen Umständen ein und produzieren somit keine Solarenergie mehr. Die integrierte Kontroll- und Überwachungssoftware zeigt dem Kunden zudem detaillierte Angaben zur produzierten Energiemenge, dem Verbrauch und Ergebnisse der Netzmessungen.

SunBank-Produkte sind nicht nur für ihre Besitzer eine sinnvolle Investition, sondern nützen auch dem gesamten Stromnetz: Sie reagieren automatisch auf Fluktuationen bei der Energieproduktion, gleichen diese aus und entlasten somit das Netz. Dies trifft besonders in Stoßzeiten zu und schützt somit die Photovoltaik-Installation. Die ersten Komplettlösungen (Bundles) sind ab September 2012 in USA erhältlich.

OptiMax-Technologie spricht andere Zielgruppe an

Während SunBank für Wohnhäuser und kleinere kommerzielle Anwendungen geeignet ist, wird die von Hanwha Solar und tenKsolar entwickelte OptiMax-Technologie für den kommerziellen Markt von Interesse sein. Die damit ausgestattete Produktreihe Hanwha Solar Wave ist eine neue Dachlösung mit einer 20 bis 30 Prozent höheren Energiedichte als herkömmliche Produkte. Dank des innovativen Befestigungssystems und der 3M Color Spiegelfilm Technologie kann das System mehr Ressourcen aus direktem wie indirektem Sonnenlicht mobilisieren. Schatten, Verschmutzungen sowie andere Umwelteinflüsse lösen bei OptiMax-Modulen keine Effizienzeinbußen ein.

Das System hat eine fixierte Minimalleistung von 57 VDC und eliminiert die Gefahren von elektrischen Schlägen und Lichtbögen dadurch, dass Energie nur dann produziert wird, wenn das Modul an einen kontinuierlichen Kreislauf angeschlossen ist. Bisher ist die Technologie in den USA und auf dem europäischen Markt erhältlich.

Investitionen in R&D schaffen Kosteneffizienz für Kunden

Neue Technologien zu finden und diese zu implementieren ist nicht unbedingt die schwierigste Aufgabe, der sich Solaranbieter stellen müssen. Die größte Herausforderung ist vielmehr, die Preisgestaltung auf einem konsumentenfreundlichen Niveau zu halten und gleichzeitig ein umfangreiches Portfolio an innovativen Leistungen anzubieten. Somit sind Forschung und Entwicklung nicht nur entscheidend, wenn es um Zukunftstechnologien geht, sondern auch im Bereich der Kosteneffizienz und bei umfassenden Serviceleistungen.

Für Hanwha Solar ist dies extrem wichtig: Neben den Forschungszentren in Silicon Valley, USA, und Daejeon, Korea, besitzt das Unternehmen auch ein Technology Center in Qidong, China. Dieser dritte Forschungsbereich fokussiert sich darauf, die Fixkosten trotz eines höheren Angebots an Dienstleistungen niedrig zu halten. Hanwha Solar möchte eine führende Rolle bei der Entwicklung von Innovationen übernehmen – unabhängig davon, ob die Neuerungen im Bereich der Kosteneffizienz oder bei neuen Technologien wie Substrat- und Energiespeicherlösungen liegen. Das Unternehmen hat erkannt: Innovation ist der Schlüssel zum Erfolg.

Zusammenarbeit auch mit Bildungseinrichtungen lohnenswert

Nicht nur Handelspartner bieten Solarunternehmen viele Chancen. Auch der Forschungs- und Bildungssektor eignet sich für eine Zusammenarbeit im Bereich Forschung und Entwicklung. Dementsprechend pflegt Hanwha Solar zum Beispiel regelmäßigen Kontakt mit Akademikern der Universität New South Wales in Australien.

Nicht zuletzt eröffnen sich Akademikern durch die Zusammenarbeit mit dem Solaranbieter internationale Plattformen zum Austausch mit anderen Experten. Die Kooperation mit der Universität New South Wales ist Teil einer umfassenden Zusammenarbeit mit einflussreichen wissenschaftlichen Forschungsinstitutionen zur Förderung der Solarindustrie. Hanwha Solar nutzt im Laborbereich zudem auch unabhängige Tester wie das Fraunhofer ISE Institut.

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