Wie werden Solarzellen produziert?

Wo werden weltweit die meisten Solaranlagen hergestellt?

Der asiatische Markt regiert die Produktion von Solarmodulen, die in Photovoltaikanlagen verbaut werden. Besonders China investierte in den letzten Jahren enorm, um eine beherrschende Marktposition aufzubauen. So ist es nicht verwunderlich dass die Volksrepublik für die Hälfte aller hergestellten Solarmodule verantwortlich ist. Dahinter folgen mit Taiwan, Japan und Malaysia weitere asiatische Länder, die eine bedeutende Rolle in der Solarproduktion spielen.

Kleinere Solaranlagen wie der Simon lassen sich auf Balkonen oder Terrassen nutzen. (Bild: Presse Simon.Energy)

Top-Produktionsländer Solaranlagen:

• China
• Taiwan
• Japan
• Malaysia
• Deutschland
• USA
• Südkorea

Der Grund für die beherrschende Position ist schnell gefunden: Der Boden der asiatischen Länder, speziell China, ist mit Seltenen Erden gefüllt, die für die Produktion benötigt werden. Die Bodenschätze können lokal abgebaut werden und müssen nicht erst mühselig und kostenintensiv importiert werden. Aus diesem Grund verlor Deutschland in den letzten Jahren immer mehr an Boden, obwohl die Bundesrepublik lange Zeit der zweitgrößte Produzent von Solarmodulen war.

Das Solarvalley sollte der deutsche Spitzenstandort für Photovoltaik werden. (Bild: C.G. /Wikipedia unter CC BY-SA 3.0)

Mit der Einführung des Solar-Valleys und weiteren Investitionen wollte Deutschland an der chinesischen Marktherrschaft rütteln. Der Unterschied in Lohn- und Produktionskosten führte jedoch dazu, dass die Module aus Deutschland nicht konkurrenzfähig waren, da der Preis wesentlich höher war. Von den angepeilten 10 % Marktanteil ist bis ins Jahr 2016 nicht viel übrig geblieben. Heute ist Deutschland für gut fünf Prozent der globalen Produktion von Solarmodulen verantwortlich.

Gibt es qualitative Unterschiede zwischen den Solarmodulen?

Ja, die gibt es. Allerdings nicht nur zwischen den Produkten unterschiedlicher Länder, sondern auch zwischen den Modultypen. Monokristalline Zellen schneiden beim Wirkungsgrad etwas besser ab als polykristalline Exemplare. Grundsätzlich lässt sich jedoch sagen, dass die Qualität der Module im Laufe der Jahre gestiegen ist. Lange Lebensdauer und ein durchgehend hoher Wirkungsgrad bei geringerem Leistungsnachlass stehen für eine Sparte, die immer am modernen Limit arbeitet. Das stellte auch die Fachzeitschrift “Öko-Test” fest, die hunderte Module auf Herz und Nieren testete.

Die asiatischen Modelle stehen den deutschen Modulen dabei in keinster Weise nach. Wer Markenprodukte kauft, erhält immer die versprochene Leistung, die auch per Zertifikat garantiert wird. Es zeigte sich auch, dass besonders günstige Photovoltaik-Anlagen kleinere Risse aufweisen oder einen schlechteren Wirkungsgrad besitzen. Wer nach einer langlebigen Solaranlage sucht, die auch in 20 Jahren noch Leistung bringt, sollte ein paar Euro mehr investieren und ein Markenprodukt mit Zertifikat kaufen.

Hochwertige Solaranlagen haben einen höheren Wirkungsgrad. (Bild: Von GrüneFraktionBayern – Flickr: 04 Die Anlage ist so ausgelegt dass sie gleichzeitig als Weide genutzt werden kann, CC BY 2.0)

Ein weiteres Gütesiegel ist die Hitzeverträglichkeit. Nicht alle Modelle können ihre volle Leistung abrufen, wenn die Sonne bei hoher Temperatur auf die Module trifft. Ein Abfall von bis zu 20 Prozent ist vor allem bei Photovoltaikanlagen zu beobachten, die auf günstige Produktion und minderwertigere Rohstoffe setzen.

Wie wird eine Photovoltaikanlage hergestellt?

Quarz ist der Grundstoff für jede Photovoltaikanlage. Das Mineral wird geschmolzen und in einer chemischen Reaktion mit Kohlenstoff reduziert. Aus dieser Verbindung entsteht der Monokristall, der namensgebend für den Modultyp der Photovoltaikanlagen ist.

Im Anschluss an den ersten Produktionsschritt wird der riesige Kristall in Mikrometer große Stücke zerschnitten. Eine Scheibe ist dabei nicht größer als 0,4 Millimeter. Die zugeschnitten Scheiben (Wafer) werden im nächsten Arbeitsschritt erneut großer Hitze ausgesetzt, um die typische Dotierung zu erhalten. Ist das Modul abgekühlt, können die monokristallinen Zellen verwendet werden.

Bei der Herstellung von Solarpanels ist klinische Sauberkeit essentiell. (Bild: Von Photo credit: NASA/George Shelton – http://mediaarchive.ksc.nasa.gov/detail.cfm?mediaid=32161, Gemeinfrei)

Ausgangsmaterial von Solarzellen:

• Quarzsand
• Quarzkiesel
• Kohlenstoff

Etwas anders sieht es bei polykristallinen Modulen aus. Bei der Produktion der günstigeren Solarvariante wird das Silizium in Form gegossen und anschließend zersägt. Da dabei die Struktur verloren geht, entstehen die polykristallinen Zellen. Der große Unterschied zwischen den beiden Modulen liegt im Wirkungsgrad. Während polykristalline Zellen meist auf Dächern zu finden sind und damit keinen sonderlich hohen Wirkungsgrad vorweisen müssen, sind monokristalline Module so effektiv, dass sie häufig in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden und dementsprechend teuer sind.