Solarenergie

Bei der Waferherstellung werden kristallisierte Ingots zunächst in Blöcke und dann in dünne Waferscheiben zersägt. Foto: SCHOTT/J. Meyer
Vera von Keller

Vom Silicium zum Modul

SCHOTT ist durch das Joint Venture mit WACKER Chemie AG entlang der gesamten solaren Wertschöpfungskette hervorragend aufgestellt.

Sie gilt als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts: Solartechnik. Das dafür dringend nötige Silicium ist seit Jahren einer der begehrtesten Rohstoffe der Welt. Doch das Material ist knapp, weil der Aufbau von Produktionskapazitäten für Reinstsilicium nicht mit der weltweit boomenden Nachfrage Schritt halten konnte. Solarunternehmen, die sich nicht rechtzeitig langfristige Siliciumlieferungen gesichert haben, haben schon heute Probleme mit ihren Wachstumszielen. Und Branchenbeobachter erwarten, dass sich die Situation erst in den nächsten Jahren entspannt. Die Fertigungskapazitäten von Solarzellen und Modulen wachsen rasant – vor allem in Asien.
SCHOTT Solar hat vorgesorgt. An den Produktionsstandorten für kristalline Solarzellen und Module in Deutschland, der Tschechischen Republik und den USA ist der Nachschub gesichert. Auch dem weiteren kräftigen Ausbau der Produktionskapazitäten steht nichts entgegen.

Lieferant für Wafer – haardünne Scheiben aus polykristallinem Silicium –, dem Vorprodukt aller blau schimmernden Solarzellen, ist seit dem Frühjahr WACKER SCHOTT Solar GmbH mit Sitz in Jena, einem traditionsreichen Industriestandort im ostdeutschen Thüringen. Das Joint Venture von SCHOTT Solar und WACKER Chemie, dem weltweit zweitgrößten Hersteller von Reinstsilicium, vereinigt die Stärken von zwei marktführenden Unternehmen: WACKER Chemie sorgt als führender Spezialist im Bereich Solarsilicium für die sichere Versorgung mit diesem knappen Rohstoff. SCHOTT Solar gehört zu den Technologieführern bei Zellen und Modulen.

Prof. Dr.-Ing. Udo Ungeheuer, Vorstandsvorsitzender der SCHOTT AG: „Wenn wir den sehr dynamischen Wachstumsmarkt Photovoltaik mit erwarteten jährlichen Wachstumsraten zwischen 20 und 30 Prozent auf der Wertschöpfungsstufe Wafer gemeinsam bearbeiten, sind wir schlagkräftiger als die meisten Wettbewerber. Das Joint Venture soll wesentlich dazu beitragen, die Stellung von SCHOTT Solar als einem der weltweit führenden Hersteller von Photovoltaik-Solarstromkomponenten zu stärken und auszubauen.” Schließlich soll bis 2010 die jährliche Fertigungskapazität für kristalline Solarzellen und Module bei SCHOTT Solar von derzeit 130 auf dann 450 Megawatt steigen.
Nach der Kristallisation werden die Ingots in einem sogenannten Squaring-Prozess zu einzelnen, bis zu 300 Kilogramm schweren Silicium-Quadern weiterverarbeitet. Foto: SCHOTT/J. Meyer
Auch Dr. Peter-Alexander WACKER, Vorstandsvorsitzender der WACKER Chemie AG, sieht das Gemeinschaftsunternehmen als strategische Herausforderung: „Die Vorwärtsintegration in die Produktion von Solarwafern gemeinsam mit einem starken Partner ist ein konsequenter Schritt zum weiteren Ausbau unserer Wertschöpfung im Wachstumssegment Photovoltaik.” WACKER SCHOTT Solar hat beste Startbedingungen: Ideale technologische Anknüpfungspunkte an die SCHOTT Solar Forschungs- und Entwicklungsabteilung, gut ausgebaute Infrastruktur samt ausreichendem Platz zum Aufbau weiterer Produktionsanlagen und nicht zuletzt weitreichende Unterstützung durch die Politik. Jürgen Reinholz, Wirtschaftsminister in Thüringen, freut sich über den neuen Hoffnungsträger: „Mit dieser Großinvestition wird Thüringen als Top-Standort der Solarindustrie in Europa massiv gestärkt.”

Gemeinsames Ziel sind Fertigung und Vertrieb von Wafern höchster Qualität. „Ende 2008 soll die Produktionskapazität rund 120 Megawatt pro Jahr betragen und bis 2012 auf rund ein Gigawatt pro Jahr ansteigen”, erläutert Dr. Patrick Markschläger, Geschäftsführer WACKER SCHOTT Solar. Gemeinsam mit seinem Mit-Geschäftsführer Axel Schmidt hat er Investitionen von rund 50 Millionen Euro für die erste Stufe der zukunftsweisenden Fertigung angeschoben.
WACKER SCHOTT Solar GmbH baut in Jena eine Produktionsstätte für multikristalline Siliciumwafer zur Herstellung von Solarzellen auf. Fotos: SCHOTT/J. Meyer
Gesamte Prozesskette im Griff

Profitieren von den Premium-Wafern wird zunächst die SCHOTT-eigene Zell- und Modulfertigung. Langfristige Geschäftsbeziehungen für die Vermarktung der Wafer werden aber schon 2008 angegangen. „SCHOTT Solar ist derzeit unser Hauptkunde, wir werden aber über die nächsten Jahre unsere Kundenbasis erweitern”, kündigt Markschläger an. Auch die Nutzer Wafer-basierter Solarzellen profitieren von der engen Zusammenarbeit von WACKER und SCHOTT. „SCHOTT hat jetzt die gesamte Prozesskette vom Silicium bis zum Modul im Griff”, erläutert Dr. Patrick Markschläger. „Das ermöglicht Kosteneinsparungen und wir können über die Wafer die Qualität der Zellen weiter verbessern.” So bekommen Kunden Module, bei denen nicht nur die Zellen, sondern bereits die Wafer hohen technischen Standards entsprechen, was Bruchsicherheit und Effizienz angeht.

Dabei vertraut WACKER SCHOTT Solar auf bewährte, bei SCHOTT entwickelte Technologie. Die Pilotanlage läuft bereits seit fast zwei Jahren: Zunächst verschmelzen dort einzelne Brocken aus Reinstsilicium bei rund 1.400 Grad Celsius zu einer zähfließenden Masse und kühlen anschließend kontrolliert ab, damit die kristalline Struktur der bis zu 300 Kilogramm schweren Silicium-Quader, den Ingots, optimal für die Stromerzeugung aus Sonnenlicht geeignet ist. Diese multikristallinen Siliciumblöcke werden danach in der Wafer-Fertigung von WACKER SCHOTT Solar in hauchdünne aber dennoch stabile Scheiben, sogenannte Wafer, gesägt. Ebenfalls Teil des Joint Ventures ist das von SCHOTT patentierte zukunftsweisende EFG Verfahren zur Wafer-Fertigung. Hier werden aus flüssigem Silicium achteckige Folienrohre gezogen, deren Seitenlängen jeweils einer Waferseite entsprechen. Nach dem Abkühlen werden die Rohre mit Lasern in einzelne Wafer geschnitten. Während beim herkömmlichen Drahtsägeverfahren etwa die Hälfte des zur Wafer-Fertigung eingesetzten Materials Verschnitt ist, sind es beim ressourcenschonenden EFG Verfahren gerade mal 10 Prozent. „Das weckt Hoffnungen”, sagt Markschläger, der in dem Joint Venture eine gute Basis für weitere Innovationen sieht.