Katalysator für eine europäische Solarzelle, Rückgabe der Module – pv magazine Deutschland

Auszug aus pv magazine 10/2022

Nächsten Monat eine besondere Zusammenarbeit zwischen Foto Magazin und Enel, das den Wechsel des italienischen Energieriesen zur Solarproduktion in Sizilien prüft und sich weiterhin auf Projekte für erneuerbare Energien auf der ganzen Welt konzentriert.

Die 3Sun-Fabrik in Catania, Sizilien, ist bereits mit der Zeit gewachsen. Es wurde 2011 im Rahmen einer Partnerschaft zwischen dem europäischen Halbleiterhersteller STM, dem japanischen Elektronikriesen Sharp und dem derzeitigen Eigentümer Enel Green Power (EGP) eröffnet. Letzterer übernahm 2014 die Anteile der anderen Partner und übernahm damit die volle Kontrolle über das Joint Venture 3Sun, das die Anlage betrieb.

Ursprünglich produzierte 3Sun an dem Standort Dünnschichtmodule aus amorphem Silizium. Diese Technologie konnte nur 8-12 % Wirkungsgrad erreichen – noch heute liegt ihr Rekordwirkungsgrad im Labor bei 14 %. Sein reduzierter Siliziumverbrauch machte es jedoch zu Beginn des letzten Jahrzehnts für einige Hersteller zu einer attraktiven Option. Als Polysilizium von etwa 60 $/kg im Jahr 2010 auf weniger als 20 $/kg im Jahr 2013 stieg, wurde amorphes Silizium schnell nicht mehr wettbewerbsfähig mit kristallinen Siliziumzellen.

Im Jahr 2017 kündigte EGP Pläne an, 80 Millionen Euro (78,9 Millionen US-Dollar) in die Umrüstung der Anlage zu investieren, um 200 MW pro Jahr HJT-Module (Silizium-Heterojunction) zu produzieren, und gehört damit zu den ersten einer Welle neuer Investitionen in diese Technologie. Die ersten Module liefen in der zweiten Hälfte des Jahres 2019 von dieser Produktionslinie, und seitdem hat EGP neue Pläne für eine zusätzliche Investition von 600 Millionen Euro angekündigt, um die Zell- und Modulkapazität des Werks bis Mitte 2024 von 200 MW auf 3 GW zu steigern es ist das größte Projekt zur Herstellung von PV-Zellen/-Modulen in Europa.

Dieses Upgrade, das EGP Project Tango nennt, fast ein Akronym für italienische PV-Gigafactory, wird viele der neuesten Technologien in der PV-Fertigung einsetzen: HJT-Zelltechnologie in Kombination mit neueren und weniger etablierten Techniken für die Zellverbindung, Modullaminierung und andere Prozesse. . Später wird das Projekt auch versuchen, die Perowskit-Tandemzellentechnologie zu implementieren, einen vielversprechenden neuen Weg zu höherer Leistung, der bisher wenig kommerzialisiert wurde.

Dies geschieht zu einer Zeit, in der die Solarproduktion in neue Teile der Welt verlagert wird und Europa bestrebt ist, zumindest einen erheblichen Teil seines Bedarfs an Solarenergie zu decken, ohne von anderen Teilen der Welt abhängig zu sein. Vor diesem Hintergrund konnte EGP für die Anlage 118 Millionen Euro aus dem Innovationsfonds der Europäischen Union erhalten. Der Innovationsfonds verteilt rund 38 Milliarden Euro (abhängig vom CO2-Preis) aus den Einnahmen des EU-Emissionshandelssystems und konzentriert sich auf „hochinnovative Technologien und große Vorzeigeprojekte in Europa, die zu erheblichen Emissionsminderungen führen können, “ laut der Website des Fonds.

Die Tatsache, dass EGP diese Finanzierung für das Projekt sichern konnte, ist ein klarer Beweis für seine Führungsrolle bei der Arbeit mit vielen der neuesten und innovativsten Technologien in der Solarherstellung. Diese Förderrunde stand Projekten aus den Bereichen Erneuerbare Energien, Energiespeicherung und energieintensiven Sektoren offen. Die Europäische Kommission bewertet Projekte auf Innovation, Projektreife, Skalierbarkeit, Kosteneffizienz und Potenzial zur Emissionsvermeidung. Die Projekte werden von unabhängigen Fachexperten eingehend analysiert. „Der Wettbewerb war wirklich sehr hart, und für Tango ist es wirklich ein großer Erfolg“, sagte Maria Velkova, stellvertretende Referatsleiterin für CO2-arme Lösungen bei der Aktions-Generaldirektion Kommission Klima, gegenüber pv magazine. „Während der ersten Ausschreibung mit einem Volumen von 1 Milliarde Euro haben sich mehr als 300 Projekte beworben, 70 wurden für eine zweite Phase ausgewählt und sieben Projekten konnten wir eine Förderung anbieten.“

Da die EU jetzt mehr Gewicht auf die heimische Fertigung legt, wird die nächste groß angelegte Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen des Europäischen Innovationsfonds, die im November veröffentlicht werden soll und bis zu 3 Mrd Betrag für Fertigungsprojekte reserviert. „Bei den ersten beiden Aufrufen war es völlig offen, nur die besten Projekte nach den fünf Kriterien“, sagte Velkova. „Jetzt werden wir die Prioritäten klären, und es ist so wichtig, die Herstellung in der EU zu unterstützen.“

Europäische Technologie

Ein bemerkenswerter Aspekt des Tango-Projekts ist, dass viele der Technologien, die in der Anlage eingesetzt werden, von europäischen OEMs geliefert werden, für die das Projekt nach mehreren Jahren geringer Nachfrage, insbesondere von Projekten, die vor Ort stattfinden, so etwas wie eine Rettungsleine darstellt. Anfang dieses Jahres bestätigte das deutsche Unternehmen 3D-Micromac, dass es sein Zellschneidewerkzeug für das Projekt liefern würde. „Die microCELL-Systeme von 3D-Micromac haben sich bei der Herstellung von Heterojunction-Solarzellen und -Modulen bewährt, und all unsere Erfahrungen aus diesen früheren Installationen werden voll genutzt, um dieses große Expansionsprojekt zu unterstützen“, sagte der CEO des Unternehmens, Uwe Wagner. Bekanntgabe der Partnerschaft. „Wie das Projekt Enel Tango zeigt, sieht die Zukunft der Photovoltaikindustrie in Europa sehr rosig aus, und 3D-Micromac freut sich darauf, ein starker Partner zu sein, der das Wachstum des Photovoltaikmarktes in Europa und weltweit unterstützt. gesamte.“

Eine Tendenz zum Einsatz neuerer Technologien und solcher, die eine große Flexibilität in Bezug auf den Typ (und die Größe) der Zellen bieten, die sie handhaben können, zeigt sich in vielen der ausgewählten Geräte. Die Anlage wird auch Multi-Stack-Walzwerke einsetzen, die von der deutschen Robert Bürkle GmbH geliefert werden, die im Vergleich zu Standard-Single-Stack-Maschinen einen höheren Durchsatz bieten und auch unterschiedliche Modulgrößen verarbeiten können. Und EGP wird auch eine Mobilfunkverbindung auf Basis eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs verwenden, der von einem anderen europäischen Unternehmen geliefert wird. Dies ist ein weniger erprobter Ansatz, bei dem die meisten Hersteller immer noch gelötete Zellverbindungen verwenden – obwohl es in den kommenden Jahren eine erhebliche Chance gibt, Marktanteile zu gewinnen, da HJT-Zellen zu empfindlich gegenüber hohen Temperaturen sind, denen sie bei den meisten Lötprozessen ausgesetzt wären. 3D-Micromac bestätigte auch, dass die Flexibilität seiner Tools der Schlüssel zu seiner Wahl war. „Einer der großen Vorteile, die wir hatten, ist die Flexibilität unseres Werkzeugs, dass wir sowohl bei der anfänglichen Zellgröße als auch beim Schnittmuster flexibel sind“, sagte Thomas Kießling, Senior Product Expert bei 3D-Micromac. „Das ist einer der Gründe, warum wir für dieses Projekt ausgewählt wurden.“

Anreize für die Herstellung

Der Innovationsgrad der Tango-Fabrik sowie die Entscheidung, mit europäischen Technologieanbietern zusammenzuarbeiten, waren ebenfalls ausschlaggebend für die Finanzierungsentscheidung der Kommission und erfordern nun, dass das Projekt in dieser Richtung fortgesetzt wird. „Eine Bedingung ist, dass sie liefern, was sie versprochen haben“, sagte Velkova. „Sie müssen es mit der spezifischen Technologie liefern, die sie erklärt haben. Wenn sie ein Problem finden und beschließen, etwas weniger Innovatives zu tun, würde dies wahrscheinlich als wesentliche Änderung des Projekts angesehen und könnte sich auf die Finanzierung auswirken.

Velkova stellt fest, dass EGP auch in Bezug auf die Kapazität mindestens 75 % der im Entwurf des Projekts zugesagten 3 GW bereitstellen muss, um die volle Finanzierung zu erhalten, und dass es bisher auf dem richtigen Weg zu sein scheint, all diese Schritte zu erreichen.

Andere Akteure in der Solarindustrie sind gespannt, ob Anreize für die Solarherstellung in Europa auf dem Tisch liegen. „Ich denke, es ist strategisch sinnvoll, direkt zu den neuesten Technologien mit den höchsten Wirkungsgraden zu springen“, sagte Johan Lindahl, Generalsekretär des European Solar Manufacturing Council. (ESMC). „Es ist eine Chance für Europa, wenn man es mit Asien vergleicht, wo sie enorme Investitionen in frühere Technologien getätigt haben und diese Fabriken auszahlen wollen, bevor sie den nächsten Schritt machen.“

Der ESMC fordert auch strenge Ökodesign-Gesetze und eine obligatorische Berichterstattung über den Emissionsfußabdruck aus der Herstellung und stellt fest, dass Käufer in Europa zwar bereit zu sein scheinen, einen Aufpreis für „kohlenstoffarme Produkte“ zu zahlen, aber Gesetze erforderlich sind, um einen fairen Wettbewerb mit Herstellern in Regionen zu gewährleisten, in denen dies möglicherweise nicht der Fall ist denselben Maßstäben unterliegen.

Anstehende Herausforderungen

Lindahl weist auf die Bedeutung einer Finanzierung wie derjenigen hin, die EGP zur Verfügung gestellt wird, um den Erfolg dieses Hightech-Ansatzes sicherzustellen. „Die Nutzung dieser neuesten Technologien führt zu etwas mehr Unsicherheit, nur weil sie neu sind“, sagte er. „Öffentliche Unterstützung für Innovation ist daher willkommen.“

Während die Erfahrung von EGP beim Betrieb seiner 200-MW-Generation seit 2019 zusammen mit seiner Liste von erfahrenen Technologieanbietern dazu beitragen wird, die Modulproduktion zu realisieren. Doch viele andere Herausforderungen werden sich ergeben, auch durch die europäische Konkurrenz, wenn sich die Region entwickelt. „Ein paar Gigawatt reichen nicht aus“, sagte Lindahl. „Wenn Sie sich die Ziele der EU-Strategie RePower ansehen, müssen wir etwa 60 GW pro Jahr in Europa installieren, also müssen wir ähnliche Mengen produzieren wie hier.“

Die Heterojunction-Technologie hat einen deutlich höheren Silberverbrauch als die aktuelle PERC-Technologie oder einige andere ertragsstarke Optionen, und die Verwendung von Indium kann in Zukunft ebenfalls Probleme verursachen. „Wenn HJT signifikante Marktanteile gewinnt und der Gesamtmarkt wie erwartet deutlich wächst, werden Sie schnell anfangen, viel Indium zu verwenden, was die Preise wahrscheinlich in die Höhe treiben wird“, sagte Alex Barrows, Forschungsdirektor bei Exawatt, Technologieberater . „Und wenn das nicht passiert, bedeutet das wahrscheinlich, dass andere hocheffiziente Technologien gut funktioniert haben, was Sie als HJT-Hersteller in eine schwierige Position bringen könnte.“

EGP und andere arbeiten sicherlich hart daran, Lösungen für diese und andere Herausforderungen zu finden. Die vorgeschlagene Integration der Herstellung von Perowskit-Tandemzellen, einer noch neueren Technologie, die nie im Gigawatt-Maßstab hergestellt wurde, stellt eine weitere erhebliche Unsicherheit dar, obwohl diese zu einem großen Sprung nach vorne in Bezug auf die Zelleffizienz führen könnte.

Inzwischen stellt das Tango-Projekt ein Flaggschiff für die PV-Fertigung in Europa dar, und sein Erfolg könnte den Weg für viel mehr ebnen. „Wir haben Tango und einige andere Projekte vorangetrieben, die hoffentlich als Katalysator für die gesamte europäische PV-Wertschöpfungskette wirken werden“, sagte Lindahl. „Diese frühen Projekte sind besonders wichtig, denn wenn sie nicht erfolgreich sind, könnte die Bereitschaft, in andere zu investieren, erheblich sinken.“

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Körbl Schreiber

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