Warum ist die Herstellung von Solarzellen angeblich immer noch so teuer und energieaufwändig?

Sebastian Werk, Technische Universität Berlin

Die Frage behandelt zwei Aspekte der Solarenergie: Den Preis und die technische Entwicklung.

Die Preise für Solarzellen sind in den letzten Jahren tatsächlich nur langsam gefallen. Der wichtigste Grund ist die Knappheit des für die meisten Solarzellen wichtigsten Grundstoffs: Hochreines Silicium. Die Nachfrage nach diesem Material ist weltweit so hoch, dass der Marktpreis weit über den Produktionskosten liegt.

Anfang des Jahrtausends herrschten noch Überkapazitäten für hochreines Silicium; der Preis war so niedrig, dass kein Produzent in neue Anlagen investierte. Als die Produktion von Solarzellen unerwartet stark zunahm, stieg der Preis im Jahr 2005 sehr stark an. Der Bau einer neuen Fabrik nimmt jedoch durchschnittlich drei Jahre in Anspruch. Ein Ende der Knappheit ist deshalb erst jetzt in Sicht, denn es werden immer mehr Anlagen fertig gestellt, die Preise von Solarzellen dürften deshalb in den nächsten Jahren fallen.

Zwei Entwicklungen könnten den Preisverfall noch beschleunigen. Zum einen ist es die Entwicklung neuer Technologien für Dünnschichtzellen.
Dünnschichtzellen haben zwar einen niedrigen Wirkungsgrad, benötigen dafür wesentlich weniger Silicium.
Die zweite Entwicklung ist die Verarbeitung metallurgischen Siliciums.
Vor kurzem ist es verschiedenen Herstellern gelungen, Solarzellen aus diesem weniger reinen Silicium herzustellen. Der Wirkungsgrad dieser Zellen ist zwar deutlich niedriger, metallurgisches Silicium dafür auch deutlich preiswerter. Auch lassen sich die Herstellungskapazitäten dafür schneller erweitern.

Zur technischen Entwicklung. Tatsächlich schreitet die Entwicklung von Solarzellen auf den ersten Blick nur langsam voran: Die ersten Solarzellen in den fünfziger Jahren besaßen einen Wirkungsgrad von vier bis sechs Prozent, heutige teure Zellen kommen auf zwanzig Prozent, billigere auf vierzehn und Dünnschichtzellen oft nur auf zehn Prozent Wirkungsgrad. Dies hat mit dem enormen Kostendruck zu tun: Im Labor wurden bereits Solarzellen mit Wirkungsgraden um vierzig Prozent hergestellt, die Fertigung solcher Zellen ist allerdings zu teuer.

Ein weiteres Hindernis sind die physikalischen Gegebenheiten: Neue Computergenerationen basieren in der Regel auf Miniaturisierung: Die Schaltkreise werden einfach kleiner, dadurch können mehr Teile auf weniger Raum untergebracht werden. Die physikalischen Eigenschaften eines Computerchips sind seit langem fast unverändert. Bei Solarzellen ist entscheidend, den Aufbau so zu verändern, dass sich der Wirkungsgrad zu möglichst niedrigen Kosten verbessert. Hier hat es in den letzten Jahren in vielen Bereichen enorme Fortschritte gegeben. Diese reichen von speziellen Beschichtungen über Verlagerung der Kontakte auf die Rückseite bis zur Weiterentwicklung der Perepherie wie den Wechselrichtern.

Bereits heute lösen Solarzellen in einigen Ländern Dieselgeneratoren ab und in wenigen Jahren könnten sie in vielen Ländern mit der herkömmlichen Art der Stromerzeugung schon konkurrenzfähig sein.