Logo ISC

FAQ – Antworten zu Solarthemen: Solarzellen, Solarmodule & Solarindustrie

Sie interessieren sich für Solarenergie? Wir auch! Und deswegen erneuern wir unser Forschungslabor.
Hier sehen Sie, wie Sie uns dabei helfen können:

Was ist eine Solarzelle und woraus besteht sie?

Eine Solarzelle, auch Photovoltaikzelle genannt, wandelt Sonnenlicht direkt in Strom um. Sie besteht hauptsächlich aus Silizium (Quarzsand), das Halbleitereigenschaften besitzt. Wenn Licht auf die Solarzelle trifft, werden Elektronen in Bewegung gesetzt, was elektrischen Strom erzeugt. Detaillierte Infos zur ISC-Zelltechnologie finden sie hier.

Wie sind Solarmodule aufgebaut?

Solarmodule bestehen aus mehreren Solarzellen, die in Reihen und Spalten angeordnet und miteinander verschaltet sind. Diese Anordnung wird zwischen einer stabilen Rückseite und einer transparenten Frontseite, oft aus Glas, eingebettet. Um den Strom abzuführen, sind die Module mit elektrischen Anschlüssen versehen. Die gesamte Konstruktion ist darauf ausgelegt, die Zellen zu schützen und ihre Lebensdauer zu maximieren. Sie möchten mehr wissen? Erfahren Sie alles über die ISC-Modultechnologie.

Wie werden Solarzellen und Module hergestellt?

Die Herstellung von Solarzellen beginnt mit der Reinigung und dem Schmelzen von Silizium, das dann in Blöcke gegossen und in dünne Scheiben, sogenannte Wafer, gesägt wird. Diese Wafer werden chemisch behandelt, um die Halbleitereigenschaften zu optimieren und elektrische Kontakte hinzuzufügen. Anschließend werden die Zellen zu Modulen zusammengefügt, indem sie verschaltet, laminiert und in einen Rahmen eingefasst werden.

Wie viel Energie wird bei der Herstellung von Solarzellen und Modulen verbraucht?

Die Energiemenge, die für die Herstellung von Solarzellen und -modulen benötigt wird, ist abhängig von der verwendeten Technologie und dem Herstellungsprozess. Moderne Solarmodule amortisieren die zur Herstellung aufgewendete Energie innerhalb ca. einem Jahr, abhängig vom Standort und den Einsatzbedingungen.

Wie viel Energie kann ein Solarmodul erzeugen?

Die Energiemenge, die ein Solarmodul erzeugen kann, hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Effizienz der Solarzellen, die Größe des Moduls und die Sonneneinstrahlung am Standort. Im Durchschnitt kann 1KWp (Kilowatt peak) Solarmodul-System in Deutschland jährlich etwa 800 bis 1.200 Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugen, was den durchschnittlichen Stromverbrauch eines Singlehaushalts decken kann (s. beispielsweise hier). Für komplexe Solarsysteme lässt sich der voraussichtliche Ertrag zum Beispiel mit unserer Ertragsprognose-Software berechnen. Für einfach Systeme eignet sich zum Beispiel dieser frei zugängliche Solarrechner.

Was ist das Ziel der LIBERTAS-Studie?

Die LIBERTAS-Studie wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und durchgeführt von RCT Solutions, dem ISC Konstanz und dem VDMA. Sie zielt darauf ab, Maßnahmen zu identifizieren, die notwendig sind, um in Deutschland und Europa eine bedeutsame Solarindustrie wiederzubeleben. Es geht darum, ein vollständiges Ökosystem von Produktion, Maschinenbau, Lieferketten und Forschung & Entwicklung zu etablieren. Mehr erfahren Sie hier.

Warum ist die Wiederansiedlung der PV-Industrie in Deutschland wichtig?

Die Wiederansiedlung der PV-Industrie in Deutschland ist von strategischer Bedeutung für die Energiewende und die Unabhängigkeit in der Energieversorgung. Eine starke lokale Industrie stärkt die deutsche Wirtschaft, schafft Arbeitsplätze, fördert Innovationen und verringert Abhängigkeiten von totalitären Staaten sowie allgemein von internationalen Märkten. Zudem kann Deutschland seine Position als Technologieführer stärken und zur Reduzierung von CO2-Emissionen beitragen.

Wie steht Deutschland im internationalen Vergleich bezüglich der PV-Produktion?

Derzeit ist die PV-Produktion hauptsächlich in China konzentriert, mit weit über 90% der globalen Kapazitäten. Deutschland und Europa streben danach, ihre eigene Produktionskapazität zu erhöhen, um die Abhängigkeit zu verringern und die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken.

Warum sind die Produktionskapazitäten in der PV-Industrie in China so viel höher als in europäischen Ländern?

Die Produktionskapazitäten in der PV-Industrie sind in China deutlich höher als in europäischen Ländern aufgrund mehrerer Schlüsselfaktoren.

  1. China hat die Solarindustrie frühzeitig als strategisches Wirtschaftsziel identifiziert und daher in die Solarindustrie investiert. Es wurden teils aggressive staatliche Unterstützungsmaßnahmen wie Subventionen, steuerliche Anreize und eine günstige politische Landschaft geschaffen, die die Entwicklung und Expansion der PV-Produktion begünstigen.
  2. Die chinesische PV-Industrie profitiert inzwischen von Skaleneffekten, die durch die große Produktionsmenge und die integrierte Wertschöpfungskette entstehen, wodurch die Herstellungskosten deutlich gesenkt werden.
  3. China hat neben dem starken Export eine starke inländische Nachfrage nach Solarenergie, die durch nationale Ziele für erneuerbare Energien unterstützt wird.

Diese Kombination aus staatlicher Unterstützung, Skaleneffekten und starker Nachfrage hat China zu einem weltweit führenden Hersteller von Solartechnologie gemacht. Europa und insbesondere Deutschland könnte zu vergleichbaren Kosten oder durch Einsatz von Innovationen sogar günstiger produzieren, wenn es hier ein Ökosystem mit Solarindustrie in der gleichen Größenordnung wie in China gäbe. Deutschland weiß sehr gut, wie man produziert!

Welche Technologien werden in der Solarzellenherstellung betrachtet?

Aktuelle Technologien umfassen n-Typ-Siliziumzellen, die mehr als 50% des Marktes ab 2024 ausmachen. Die Studie betrachtet auch fortschrittliche Technologien wie Tandem-Solarzellen, die Wirkungsgrade von über 30% erreichen können. Erfahren Sie mehr zu den ISC-Technologien.

Was sind die Herausforderungen und Lösungen für die Solarindustrie in Deutschland?

Herausforderungen sind zum einen höhere Produktionskosten im Vergleich zu China und zum anderen der Bedarf einer vollständigen Wertschöpfungskette. Lösungen beinhalten Investitionsförderungen, Resilienzboni idealerweise im Rahmen des EEG und den Aufbau von Pilotlinien zur schnellen Ausentwicklung von Innovationen aus Forschung und Entwicklung der Industrie oder der Institute.

Was sind Investitionsförderungen und wie unterstützen sie den Aufbau der Solarindustrie in Deutschland?

Investitionsförderungen sind finanzielle Anreize wie Zuschüsse oder Steuervergünstigungen, die Unternehmen für die Errichtung oder Erweiterung von Produktionsanlagen in der Solarindustrie erhalten. Ziel dieser Förderungen ist es, die anfänglichen Kapitalkosten für den Aufbau von Produktionskapazitäten zu senken und damit die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Ländern mit geringeren Produktionskosten zu verbessern. Investitionsförderungen schaffen Anreize für Unternehmen, in lokale Produktionsstätten zu investieren, was nicht nur Arbeitsplätze schafft und die lokale Wirtschaft stärkt, sondern auch die Unabhängigkeit von Importen erhöht. Im Rahmen der LIBERTAS-Studie werden solche Förderungen als Teil eines umfassenden Maßnahmenpakets vorgeschlagen, um ein nachhaltiges Ökosystem für die Solarindustrie in Deutschland und Europa zu etablieren.

Was ist der Resilienzbonus und wie funktioniert er?

Die Kosten zur Herstellung von Solarmodulen in Europa sind derzeit höher als die Produktionskosten in China. Das liegt daran, dass hier viel weniger produziert wird al in China (Skaleneffekte), wie in Antwort 9 beschrieben. Man braucht ein „Baby-care“: Der Aufbau der lokalen Produktion muss zunächst auch mit laufenden Kosten unterstützt werden – sich ein Ökosystem aufbauen kann, in dem sich die Fertigung ohne Förderung lohnt. Der Resilienzbonus ist ein Teil der in der LIBERTAS-Studie vorgeschlagenen Fördermaßnahmen. Er gleicht die Differenz in den Herstellungskosten zwischen lokaler und internationaler Produktion aus. Er soll den Anlauf der lokalen Produktion unterstützen und die Nachhaltigkeit der PV-Fertigung in Deutschland fördern.

Dies ist eine Zusammenfassung des Vorschlags vom BSW – Bundesverband Solarwirtschaft e.V. – er hilft mit überschaubarem Aufwand die zurück nach Deutschland zu holen.

Das Problem:

  • China fertigt derzeit günstiger als Hersteller in Europa es tun könnten. Weil es bei uns kaum PV Industrie und Lieferketten mehr gibt. Zusätzlich führen Subventionen und Preiskämpfe dazu, dass unter Herstellungskosten verkauft wird.

Fakten zum Resilienzbonus:

  • Der Resilienzbonus soll zum EEG gehören. EEG Kosten werden seit 2023 aus dem KTF finanziert. Die Kosten werden also nicht auf den Strompreis umgelegt.
  • Wer Solarstrom ins Netz einspeist bekommt (wie bisher) Vergütung gemäß EEG.
  • Wer außerdem lokal (in Europa) gefertigte Module benutzt bekommt mehr Vergütung: gestaffelt, nach Anteil lokaler Komponenten (vgl. Tabelle unten im Bild).
  • Der Resilienzbonus soll für maximal 9GW Module möglich sein. Damit kommen bis 40% der in Deutschland geplanten 22GW jährlichen PV Zuwachs aus lokaler Herstellung! Jeder darf weiterhin Komponenten aus China einsetzen – bekommt dann aber keinen oder weniger Resilienzbonus.

Darum hilft uns das:

  • Mit dem Resilienzbonus kann sich die lokale PV Industrie wieder etablieren! Das konnten wir am ISC Konstanz gemeinsam mit RCT Solutions GmbH in der LIBERTAS Studie zeigen.
  • Der Resilienzbonus wird nur einen kleinen Anteil des EEG ausmachen. Die Mehrkosten durch Resilienzbonus betragen 40 Mio bis 680 Mio Euro jährlich.

bildliche Erläuterung, wie der Resilienzbonus funktioniert: Solarmodule aus Europäischer Fertigung werden im EEG höher vergütet als andere Module. Die Höhe des Zuschlags richtet sich nach Anteil der europäischen Wertschöpfung. Der Zuschlag soll laut dem BSW Vorschlag bis 3,5ct/kWh für Aufdachanlagen und bis 2,3 ct/kWh für große Freiflächenanlagenbetragen.

Welche Rolle spielen Forschung und Entwicklung (F&E) für die Zukunft der Solarindustrie?

Forschung und Entwicklung in der Solarindustrie sind entscheiden für die Überwindung technischer Grenzen, die Senkung der Produktionskosten und die Einführung neuer Technologien. Deutschland ist mit vielen anerkannten Spitzen Instituten gut aufgestellt, um eine führende Rolle zu spielen. Die nächste Generation von Solarzellen, wenn die heute dominierende kristalline Solarzelltechnologie an ihr physikalische Grenze stößt, sind Tandem-Technologien mit Wirkungsgraden von 30% und mehr. Das ISC Konstanz und andere deutsche Forschungseinrichtungen arbeiten schon seit Jahren an diesen Entwicklungen und zeigen Spitzenergebnisse: wir sind vorbereitet!

Wie können Interessierte und Fachleute zur Wiederbelebung der Solarindustrie in Deutschland beitragen?

Interessierte können durch Informationsverbreitung und Investitionen in Solarenergie. Fachleute können sich in der F&E engagieren, Kooperationen mit Industrie und Forschungseinrichtungen fördern und Innovationen vorantreiben. Wie Sie uns unterstützen können, erfahren Sie hier.

Ansprechpersonen:
Rudolf Harney
Projektleiter Fundraising
Tel.: +49-7531-36183-25

rudolf.harney@isc-konstanz.de

Dr. Radovan Kopeček
Vorstand, Geschäftsführer
Tel.: +49-7531-36183-22

radovan.kopecek@isc-konstanz.de