Nanosolar in Luckenwalde
Solarmodule der dritten Generation
Die voll automatisierte Fabrik produziert mit neuartigen Verfahrenstechniken von Nanosolar und Partnern Solarmodule aus Nanosolar-Zellen.
Am 9. September 2009 hat das amerikanische Photovoltaik-Unternehmen Nanosolar mit einer feierlichen Zeremonie seine europäische Modulfertigung im brandenburgischen Luckenwalde eröffnet. Im ersten europäischen Werk des US-Unternehmens sollen jährlich Dünnschichtmodule mit einer Leistung von insgesamt 640 Megawatt produziert werden. Die Produktionsanlage startet mit 60 festen Mitarbeitern, das Unternehmen will die Zahl aber noch stark erhöhen.
Die hoch innovative Fertigungsanlage ist vollautomatisiert, auf eine Jahresproduktionskapazität von 640 MW ausgelegt und stellt mit Hilfe speziell entwickelter Fertigungsabläufe bei ununterbrochenem Dreischicht-Betrieb Solarprodukte aus Nanosolar-Dünnschicht-Zellen in sehr hoher Geschwindigkeit her.
Nanosolar bereichert die Solarszene des Landes um eine neue Facette. Das Unternehmen stellt „Solarmodule der dritten Generation" her. Dabei werden die für die sogenannte Dünnschichttechnologie charakteristischen dünnen Metallschichten nicht aufgedampft, sondern gewissermaßen auf die Trägerplatte aufgedruckt.
Einweihung mit politischer Prominenz
Die Einweihung fand in Anwesenheit von Bundesumweltminister Sigmar Gabriel, Ministerpräsident Matthias Platzeck, Wissenschaftsministerin Prof. Johanna Wanka sowie den Mitgliedern des Bundestages Katherina Reiche und Dr. Peter Danckert statt. Auch die Bürgermeisterin von Luckenwalde Elisabeth Herzog-von der Heide sowie weitere Persönlichkeiten aus dem öffentlichen Leben wohnten dem Produktionsstart bei.
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Bild: Einweihung der europäischen Modulfertigung von Nanosolar am 09.09.09 in Luckenwalde. |
Bundesumweltminister Sigmar Gabriel sagte im Rahmen der Einweihungsfeier: "Heute können wir bei Nanosolar in Luckenwalde einmal mehr sehen, wie die erneuerbaren Energien Arbeitsplätze schaffen. 280.000 zukunftssichere Jobs gibt es schon in dieser Branche, und die Zahl wird weiter wachsen, wenn wir die Weichen richtig stellen. Den Erneuerbaren gehört die Zukunft -- national wie international."
Ministerpräsident Platzeck lobte Luckenwalde als Standort der neuen Fertigungsstätte als ausgezeichnete Wahl. Die Stadt als einer der brandenburgischen regionalen Wachstumskerne punkte vor allem mit motivierten und qualifizierten Fachkräften. Platzeck sieht mit der Investition von Nanosolar einen weiteren Beleg dafür, dass sich Brandenburg zu einer hochmodernen Energieregion entwickelt. Er bekräftigte das Ziel, bis 2020 den Anteil der erneuerbaren Energien an der Gesamtenergieproduktion von heute 10 auf 20 Prozent zu verdoppeln.
Weitere Fotos von der Einweihung der europäischen Modulfertigung von Nanosolar in Luckenwalde am 09.09.09 finden Sie hier.
Zur Standortwahl
Die Firma nutzt eine seit einigen Jahren leerstehende Halle mit 5000 Quadratmetern Fläche. Investiert wurden nach früheren Angaben rund 25 Millionen Euro. Aus Amerika gelieferte Solarzellen werden in Luckenwalde zu Modulen montiert. Die Serienproduktion der Solarzellen läuft bereits seit einiger Zeit im kalifornischen San Jose.
Seit Ende 2007 schon ist das US-Unternehmen Nanosolar in Luckenwalde (Teltow-Fläming) ansässig. Doch die Amerikaner zeigten zumindest nach außen hin wenig Aktivitäten, endlich in die angekündigte Produktion von Solarmodulen einzusteigen, berichtete die MAZ (1) . Informationen flossen spärlich. Und so zeigten sich selbst Branchenkenner überrascht, als das Unternehmen für den 9.9. Politiker, Kunden, Investoren und Medien zur Aufnahme der Serienproduktion in Luckenwalde einlud.
Nanosolar hat sich nach eigenen Angaben aus marktstrategischen Gründen für die Hauptstadtregion entschieden und nicht für Osteuropa. "Arbeitsplätze werden dort geschaffen, wo es einen grünen, nachhaltigen und bedeutenden solaren Energiemarkt gibt", begründet Nanosolars CEO Martin Roscheisen die Wahl des Standortes für die neue High-Tech-Anlage.
Gegen 40 andere potenzielle Standorte habe sich Luckenwalde durchgesetzt, verriet Nanosolar-Chef Martin Röscheisen. Wichtigster Grund für die Ansiedlung ist das Erneuerbare-Energien-Gesetz, dass den Anlagebetreibern den Absatz ihres Solarstroms und beachtliche Renditen sichert. Hinzu kommen aber auch eigenständige Brandenburger Elemente wie die Verfügbarkeit von hoch qualifiziertem Personal und die Betreuung seitens der Politik, die von Investoren aus der Branche als vorbildlich bezeichnet wird. Röscheisen lobte zudem die Betreuung in Brandenburg, insbesondere in der Stadt Luckenwalde.
Arbeitsplätze in der Region
Für die 62 Mitarbeiter war auch ein besonderer Tag, sie waren bei der feierlichen Inbetriebnahme dabei. „Es sind zwar nicht jeden Tag so viele Gäste da, aber es ist sonst mehr los", sagte Chris Hellwig, zuständig für die Messtechnik, in Hinblick auf die tägliche Produktion. Der Ingenieur für Feinwerkstechnik arbeitet seit wenigen Wochen im Unternehmen und kommt jeden Tag von Berlin nach Luckenwalde, „weil die Arbeit hier spannend ist". Die Zahl der Mitarbeiter soll auf 200 steigen. (Quelle MAZ 10.9.2009)
Elisabeth Herzog-von der Heide, Bürgermeisterin von Luckenwalde, erklärte: "Ich bin mehr als glücklich, dass Nanosolar Luckenwalde als Standort für seine innovative Produktion ausgewählt hat. Auch die schon jetzt wahrzunehmende Folgewirkung wie die Neuansiedlung eines weiteren Unternehmens in unserer Stadt, das die hier produzierten Module europaweit vertreibt und installiert, lässt uns erwartungsvoll und sehr optimistisch in die Zukunft sehen."
Besondere Technologie
Nanosolar fertigt Photovoltaikzellen mit CIGS-Nanopartikeln im Druckverfahren. Dies geschieht zu deutlich günstigeren Kosten als solche Solarzellen, die im Hochvakuum zeit- und kostenintensiv aufgedampft werden müssen. "Diesen technologisch revolutionären Innovationsstand zu erreichen, hat uns viel harte Arbeit gekostet", erklärte Nanosolar CEO Roscheisen. „Wir fertigen nun serienmäßig Produkte, die alle internationalen Haltbarkeitsstandards übertreffen, was uns auch von externen Gutachtern bescheinigt wird."
Gleichzeitig berichtete Nanosolar, dass die Solarzellen-Serienproduktion in seiner Fabrik in San Jose (Kalifornien) schon früher in diesem Jahr begonnen habe. Mit dem Produktionsstart der vollautomatischen Modulfertigung in Luckenwalde sind nun alle Fertigungsstätten in Serienproduktion und produzieren extrem kostengünstige Solarprodukte.
Das aktuelle Produktionsvolumen von Nanosolar-Solarmodulen liegt zurzeit bei einem MW pro Monat. Nach erfolgreicher Produkt-Bankability, also der Markteinführungsphase, die im wesentlichen Banken adressiert, um eine stetige Kreditvergabe für Nanosolar-Kraftwerke zu erreichen, soll das Produktionsvolumen schnell hochskaliert werden. Roscheisen erklärte zudem, dass bereits Kundenverträge mit weltweit tätigen Versorgern und führenden Systemintegratoren in Höhe von 4,1 Mrd. US-Dollar abgeschlossen wurden. Kunden sind Electricite' de France EN, enXco, AES Solar, Beck Energy, Belectric, juwi, Next Light und Plain Energy.
Wandel des Marktes
CEO Roscheisen: "Da fast alle großen Photovoltaik-Kraftwerke mit Krediten finanziert werden, ist unser nächstes kommerzielles Ziel, dass unsere Produkte auch von den Banken akzeptiert werden. Darauf haben wir uns gründlich vorbereitet, einschließlich der Entscheidung für die Technologien, einer gesunden Bilanz, der Qualität der Kunden, für die wir uns entschieden haben - und nicht zuletzt mit den Produktionsstätten, die wir errichtet haben".
Professor Eicke Weber, der Direktor des Fraunhofer ISE Instituts, begrüßte ausdrücklich die Eröffnung der Nanosolar Produktionsstätte in Luckenwalde: "Die Photovoltaik-Dünnschichttechnologie ist besonders wichtig, da sie die derzeit preiswerteste Art ist, Solarstrom durch Photovoltaik herzustellen. So leistet sie einen wichtigen Beitrag zur schnellen Erreichung der sogenannten grid parity, der Gleichheit der Kosten von Solarstrom und dem Preis von Haushaltsstrom, in wenigen Jahren. Wir freuen uns besonders über die Standortentscheidung für Deutschland, die sicher auch auf die derzeit führende Stellung des Photovoltaik-Marktes in Deutschland im globalen Vergleich zurückzuführen ist."
Zum Unternehmen
Nanosolar wurde 2002 im kalifornischen Palo Alto gegründet, um Solarenergie preisgünstig und für jedermann verfügbar zu machen. Wie viele Firmen aus dem Silicon Valley setzt Nanosolar den Fokus auf technologische Innovation und hat die CIGS-Photovoltaik-Technologie von Grunde auf neu entwickelt. Damit kann Nanosolar vielfältig einsetzbare Solarprodukte zu einer herausragenden Kosteneffizienz bereitstellen - und dies bei geringerem Kapitaleinsatz für Produktionsmaschinen. Möglich wird dies durch die Kombination einer nanostrukturierten Halbleiter-Tine mit einer schnellen Drucktechnik. Nanosolar verfügt über mehr als 300 Patente und Patentanmeldungen.
Neben dem Hauptsitz in San Jose betreibt Nanosolar in Luckenwalde im Land Brandenburg eine vollautomatisierte Fertigungsanlage, die für eine Jahresproduktion von 640 MW an Dünnschichtmodulen ausgelegt ist. Nanosolar zählt zu seinen Investoren unter anderem die Google-Gründer Larry Page und Sergej Brin, den SAP-Gründer Klaus Tschira, die führenden Silicon Valley VC Fonds Benchmark und Mohr Davidow, führende global tätige Hedge Fonds sowie mit EDF den größten Energieversorger der Welt. Nanosolar hat in mehreren Kapitalrunden knapp 500 Millionen US-Dollar erhalten.
Martin Röscheisen ist Gründer und Vorstandschef von Nanosolar. Der in Kalifornien lebende gebürtige Österreicher war bereits erfolgreich in der Internetbranche tätig, bevor er auf Sonnenenergie umsattelte.
Vertiefende Informationen zur Technologie
Nanosolar realisiert Photovoltaik auf eine völlig neue Weise. In den letzten sieben Jahren hat sich das Unternehmen mit investiven Mitteln von mehreren hundert Millionen Dollar konstant auf ein Ziel fokussiert: die grundlegende Neudefinition von Design und Produktionsverfahren der Photovoltaik um die versatilsten Solarzellen und Solarmodule zu realisieren.
Das Drucken von Solarzellen
Das Ziel der Solarindustrie besteht seit Jahren darin, eine Technologie zu entwickeln, die zu beständiger Produktkostenreduktion bei geringem Kapitaleinsatz für Produktionsmaschinen führt. Man könnte dieses Unterfangen auch als die „Suche nach dem Heiligen Gral" der Photovoltaik bezeichnen. Es war lange Zeit die ungelöste Frage, wie man einen dünnen Halbleiterfilm - der 100x dünner als ein Silizium-Wafer ist - über einen Druckprozess - der 100x schneller als konventionelle Vakuumprozesse ist - abscheidet und eine effiziente, langlebige Solarzelle erzeugt.
Nanosolar hat neueste Erkenntnisse der Nanotechnologie umgesetzt und damit neuartige Nanopartikel hergestellt, die als Grundbestandteile einer Nano-Tinte dienen.
Diese selbstentwickelte Tinte ermöglicht es, eine ganz andere Klasse an maschineller Ausrüstung zu nutzen. Nanosolar produziert eine Solarzellen-Folie mittels Druckprozessen bei sehr hohen Prozessgeschwindigkeiten. Mit diesem Verfahren wird die wirtschaftliche und bewährte Drucktechnik in die Halbleiterherstellung eingeführt. Dadurch lassen sich die großen Skaleneffekte der Druckindustrie realisieren.
Modulfertigung
Die Innovationen bei Nanosolar sind nicht auf einen einzigen Prozessschritt begrenzt. Nahezu jeder Produktionsschritt für Solarzellen und Solarmodule wurde auf hohen Durchsatz optimiert. Dadurch wurden mannigfaltige Prozess- und Maschineninnovationen angestoßen.
Durch den Einsatz neuester Robotertechnik - im Wesentlichen vollautomatisierter Fertigungskonzepte der Automobilindustrie - und eines neugestalteten Laminationschrittes, werden die Zellen mit hoher Geschwindigkeit und bei hoher Produktqualität zu Modulen verarbeitet.
Die Modulfertigung ist auf eine beispiellose Taktzeit von 10 Sekunden pro Modul (640MW pro Jahr) ausgelegt, und dies auf einer einzigen Produktionslinie.
Die Technologieplattform
Die von Nanosolar entwickelte Solarzellen-Technologie basiert auf einem CIGS Halbleiter, der auf eine kostengünstige und leitfähige Metallfolie gedruckt wird. Der Halbleiter wird über eine „Metal-Wrap-Through"-Architektur rückkontaktiert, d.h. die generierten Ladungsträger fließen über die Rückseite der Solarzelle ab. Sämtliche Abscheidungsprozesse werden mittels kontinuierlicher Rolle-zu-Rolle Produktionsprozesse ausgeführt.
Die Solarzellen weisen eine Vielzahl von einmaligen Produkteigenschaften auf: Sie sind leicht, biegsam, einfach miteinander zu verbinden, in fast beliebigen Abmaßen fertigbar und in der Lage, bis zu 25 Ampere pro Zelle zu liefern. Im Vergleich mit anderen Dünnschichttechnologieprodukten wird eine um bis zu 25fach höhere Stromstärke erreicht. Diese Eigenschaften ermöglichen die Entwicklung von innovativen Solarmodulen, deren einzigartige Vorteile den anwendungsspezifischen Kundennutzen steigern.
Während die Solarzellen in beliebigen Größen gefertigt werden können, liegt das Standard-Solarzellenmaß bei Nanosolar bei 165x135mm. Diese Abmessungen wurden aus Sicht einer kostenoptimierten Systeminstallation festgelegt.
Der Nanosolar Produktionsprozess: Schritt für Schritt
Jeder Produktionsschritt ist so ausgelegt, dass ein hoher Durchsatz erzielt wird.
1. Nanopartikel. Da ein Mikrometer-dünner Halbleiterfilm hergestellt werden soll, müssen die verwendeten und den Film ausbildenden Nanopartikel noch kleiner sein. Die Nanopartikel haben einen Durchmesser von 20 nm, was auch einem Durchmesser von 200 Atomen entspricht. Nanosolar hat eigene Rezepturen und Produktionsverfahren entwickelt, die genau die Klasse von Nanopartikeln erzeugen, mit denen die besten Solarzellen gefertigt werden können. Jede Solarzelle beinhaltet mehr als 15 verschiedene Materialschichten/Komponenten, einige dieser Schichten sind nur wenige hundert Atome dick.
2. Nano-Tinte. Die von Nanosolar entwickelte Tinte basiert auf einer Spezialchemie, die eine gleichmäßige Verteilung der Nanopartikel in einer qualitativ hochwertigen Dispersion gewährleistet. Diese Dispersion ist stabil, verhindert eine Verklumpung der Nanopartikel und ermöglicht damit Beschichtungen von sehr hoher Qualität.
3. Bedrucken der Folie. Die Nano-Tinte wird mittels eines Hochleistungsbeschichter auf eine speziell präparierte, selbstentwickelte Metallfolie aufgebracht. Diese Metallfolie besteht hauptsächlich aus einer kostengünstigen Metalllegierung. Die Tinte wird mit sehr hohen Durchsatzraten gedruckt. Der Druckprozess findet dabei bei normalen Raumbedingungen statt, unter Verzicht auf aufwendige Reinräume.
4. Ausbilden der Solarzelle. Nach dem Druckprozess ist die Solarzelle noch nicht hergestellt. Die Solarzelle benötigt Kontakte, um den Photostrom abzuleiten. Deswegen müssen weitere Prozesse durchlaufen werden, um die die Kontaktfinger aufzubringen und den Rückkontakt zu vollenden. Nanosolar hat innovative Prozesse entwickelt, um die bei herkömmlichen Solarzellen auftretenden optischen und resistiven Verluste zu minimieren. In einem letzten Schritt werden aus der Solarzellenfolie nun Solarzellen in prinzipiell beliebigen Abmaßen ausgeschnitten. Diese Solarzellen werden dann einzeln getestet und nach unterschiedlichen Leistungsklassen sortiert.
5. Modulfertigung. Die Solarzellen werden zu einer Solarzellen- Matrize verschaltet und dann zum Solarmodul laminiert. Die Automatisierung unterstützt eine Taktzeit von 10 Sekunden pro Modul. Für jedes Modul werden nur Solarzellen einer genau definierten Leistungsklasse verwendet. Somit minimieren sich die sogenannten „Mismatch" Verluste, die bei Verwendung von Solarzellen unterschiedlicher Leistung entstehen würden, auf weniger als 0,1%. Damit erhöhen wir letztendlich auch die Effizienz und die Betriebssicherheit der Module.
Mittlere Effizienz bei extrem niedrigen Kosten und intelligentes Produktdesign
Das Optimum an Kosteneffizienz wird mit der Bereitstellung von Solarzellen mittlerer Effizienz zu extrem niedrigen Kosten erreicht: Solarmodule werden erschwinglich. Dieses Optimum ergibt sich exemplarisch aus der Leistungsdifferenz gemessen am Kosteneinsatz. Der Wirkungsgradunterschied zwischen 15 % und 20 % bei Solarprodukten ist nicht so erheblich, verglichen mit dem Unterschied im Kosteneinsatz: hier ist anstelle von 20 US-Dollar pro Quadratmeter mit 200 USD pro Quadratmeter bei einem Produkt mit 20 prozentigen Wirkungsgrad zu rechnen - also eine Größenordnung an höheren Kosten.
Wirkungsgrade der Nanosolar-Solarzellen in Höhe von 16,4% wurden durch Messungen des National Renewable Energy Laboratory (NREL) verifiziert. Bereits die erste Produktgeneration konnte Modulwirkungsgrade von bis zu 11% vorweisen.
Nanosolar ist nach Conergy, Odersun, First Solar (alle Frankfurt (Oder)), Aleo Solar in Prenzlau (Uckermark), Johanna Solar (Brandenburg/Havel) und EPV Solar in Senftenberg (Oberspreewald-Lausitz) bereits die siebte große Solarfabrik in Brandenburg. In der Lieberoser Heide bei Cottbus entsteht zudem eines der größten deutschen Solarkraftwerke.
Technische Publikationen und Produktdatenblätter:
"Extrem niedrige Kosten von Solarzellen: Ein Überblick über Zell-Technologie Plattform" (PDF), Nanosolar Publikation, September 2009
Kontakt:
Nanosolar GmbH
Frankenfelder Chaussee 2
14943 Luckenwalde
Deutschland
Telefon: +49 (0)40 43 29 44 15
www.nanosolar.de