Solartechnik
15.01.2013

Revolution von der Rolle

Tim Deussen, Heliatek
Die Rückseite einer Solarfolie: Metallische Rückkontakte sorgen für den Stromfluss

Photovoltaik auf Plastik: Diese Technik steht vor dem Durchbruch – ein Dresdener Start-up mischt vorne mit.

Die Zukunft der Solarindustrie hat etwas von Frischhaltefolie: Sie ist dünn, biegsam, extrem leicht und ähnlich grün schimmernd. Auf den ersten Blick zumindest, denn zwischen Haushalt und Hightech liegen doch Welten. „Die zehn sehr feinen Schichten sind kaum zu erkennen“, sagt Martin Pfeiffer, Gründer und technischer Geschäftsführer von Heliatek aus Dresden. Er zieht eine 30 Zentimeter breite, halbtransparente Folie aus der sektkühlerähnlichen Röhre.

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Dann liegt das Wundermaterial frei. Im Abstand von 1,5 Zentimetern durchziehen parallele Streifen das Material. Schichten, Streifen und das eine Prozent Spezialchemie in der Folie machen das Geheimnis aus. Die restlichen 99 Prozent sind gewöhnliches Plastik. Von der „dritten Generation der Photovoltaik“ spricht Heliatek-Chef Pfeiffer und kündigt an: „Ab 2015 gehen wir in die Massenproduktion.“

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Die neue Folie hat das Potenzial, die Kosten für Sonnenstrom deutlich zu senken. Denn der Rohstoff Plastik ist allemal günstiger als hochreines Silizium, das heutzutage in den meisten Modulen steckt. Womöglich bringt die Sonnenzelle den entscheidenden Schritt hin zum konkurrenzfähigen Kilowatt-Preis, der nicht mehr subventioniert werden muss. Noch lassen sich die Kostenvorteile für den Verbraucher nicht exakt bestimmen, weil es in der Rechnung mit der neuen Technik noch zu viele Unbekannte gibt. Die Fachwelt beobachtet aufgeregt, wie schnell die Superfolie Erfolge feiert. Crispin Leick gehört dazu, Chef von Innogy Venture Capital, einem erneuerbaren Förderfonds des Energieriesen RWE. Er sagt: „Die Plastiksolarzelle zeichnet sich durch geringen Energieeinsatz und eine nahezu unbegrenzte Rohstoffverfügbarkeit aus.“

Niedrige Kosten, geringer Rohstoffverbrauch

Das Dresdner Start-up steht gerade vor der wichtigen Etappe, die Produktion auf eine größere Anlage umzustellen. Dann wären die Plastikstreifen einen Meter breit statt heute 30 Zentimeter. Und die Herstellungskosten für geplante Folienmodule von 50 bis 75 Megawatt könnten auf unter 50 Cent pro Watt Leistung sinken. Wie sehr die Siliziumhersteller dadurch unter Druck geraten würden, zeigt der Vergleich: Die Branchenführer bei konventionellen Dachanlagen, Trina, Yingli und Suntech aus China, produzieren heute für 85 Cent pro Watt.

Heliatek verfolgt die Mission Solarzelle 3.0 seit 2006. Entstanden ist das Unternehmen als Ausgründung der Technischen Universität Dresden und der Hochschule Ulm. Inzwischen beschäftigt man 75 Mitarbeiter. Die Marktfähigkeit des Produkts war von Anfang an das Ziel. Mitgründer Pfeiffer sieht darin das Erfolgsgeheimnis – und eine Überlebensgarantie. „Durch die Verzahnung von Grundlagenforschung in Chemie und Physik sowie direkter Produktumsetzung haben wir einen Vorsprung“, sagt er. „Da nimmt uns so schnell kein asiatisches Unternehmen die Butter vom Brot.“

Auch Investoren glauben an Dresdner Erfolge. In der ersten Risikokapitalrunde gab der Hightech-Gründerfonds aus Bonn 3,8 Millionen Euro. Später wurden weitere 18 Millionen Euro eingeworben, als Bosch, BASF und RWE an Bord kamen. Für eine dritte Runde laufen gerade Gespräche. Durch die allgemeine Krisenstimmung in der Solarindustrie verhandelt Pfeiffer unter leicht erschwerten Bedingungen. Am Erfolg zweifelt er nicht: „Wir brauchen nur etwas länger, um potenziellen Investoren klar zu machen, dass unser Geschäft gerade nicht auf der Siliziumschiene läuft“. Hilfreich für die Argumentation ist sicherlich, dass Pfeiffer zusammen mit Forscherkollegen für seine Grundlagenarbeit an organischen Halbleitern Ende 2011 den Deutschen Zukunftspreis des Bundespräsidenten gewann.

„Ab 2015 gehen wir in die Massen­produktion.“

Finanzen hin, Finanzen her – die Demoanlage für die neue Folie steht bereits. Vor Besuchern wird sie noch verdeckt. Hinter einer milchigen Plane lassen sich Design und Ausmaße der Anlage nur erahnen. Verraten wird immerhin das grobe Prinzip der Herstellung, die an das Drucken mit großen Walzen erinnert.

Produziert wird in einem Vakuum. Die Solarfolie wickelt sich von einer Metallrolle ab und auf einer zweiten wieder auf. Als erstes findet eine Reinigung der Kontaktfläche statt.Danach wird eine organische Schicht nach der anderen aufgedampft, durch einen Laser strukturiert und mit einer Schutzfolie versiegelt. Nach der Produktion messen Techniker die Spannung in den Modulen. Für sie gilt ein strenger Dresscode: Sie tragen weiße Kittel, Handschuhe und weiße Haarnetze.

Heliatek-Gründer Pfeiffer wacht über jede Zwischenetappe bis hin zur Massenproduktion. Der gebürtige Schwabe ist zufrieden, da man gut im Zeitplan liegt. Seit zwanzig Jahren forscht er auf dem Feld der organischen Photovoltaik (OPV). Direkt nach der Wende 1991 fing Pfeiffer damit an, als er an das Physik-Institut der TU Dresden kam. „Die exotische Idee, aus Plastik Energie zu erzeugen, hat mich angezogen“, erinnert er sich. Der Wirkungsgrad der OPV lag damals bei einem Prozent.

10,7 Prozent Wirkungsgrad sind nicht das Ende der Fahnenstange.

Im April 2012 verbesserte Pfeiffer mit seiner Heliatek-Firma die Energieausbeute im Labor bereits auf 10,7 Prozent. Und das ist noch nicht das Ende der Fahnenstange. An die Effizienzwerte von Siliziumzellen, die zur Zeit auf bis zu 20 Prozent kommen, rückt man langsam heran. Einzuholen ist die konventionelle Technik wohl nicht, glaubt Jenny Nelson, als Physik-Professorin am Imperial College in London eine internationale Koryphäe auf diesem Gebiet. „Wo der theoretisch erreichbare OPV-Wirkungsgrad liegt, ist noch nicht bekannt“, so Nelson, „aber er wird immer unter dem von Silizium-Solarzellen bleiben.“ Die Plastikzelle punktet also trotz chronisch schlechterer Lichtausbeute – eben durch niedrige Kosten, geringen Rohstoffverbrauch und Leichtigkeit.

Auch die kritische Frage nach der Haltbarkeit von organischen Sonnenstromern scheint durch technische Fortschritte ausgeräumt. Praktiker Pfeiffer will sich nicht zu weit aus dem Fenster lehnen, aber er hält eine garantierte Haltbarkeit von 20 Jahren für machbar – wie sie Hersteller von Siliziummodulen vergeben. Externe Prüfer sind mit einer entsprechenden Zertifizierung beauftragt.

Die Plastikzelle, so glaubt Pfeiffer, wird sich gerade auch durch ihre Leichtigkeit Märkte erschließen, die Siliziummodule nie erobern könnten. Ein Quadratmeter Solarfolie wiegt nur ein halbes Kilogramm und damit ein Zwanzigstel der konventionellen Siliziumzelle. Eine ultraleichte Solarfolie auf dem Autodach würde eine optimale Standkühlung im Sommer bieten und überdimensionierte Klimaanlagen sowie Sprit einsparen.

Plastikzelle bietet individuelle Lösungen.

Ein weiterer Milliardenmarkt könnte sich bei der Beschichtung neuer Glasfassaden ergeben. Eine aktuelle Studie der US-Beratungsfirma Markets and Markets schätzt das weltweite Investitionspotenzial in diesem Sektor bis 2016 auf rund 13 Milliarden Euro. Da jedes Gebäude individuell ist, haben es konventionelle Massenhersteller schwer, Module in der Einzelanfertigung kostengünstig anbieten zu können. Die Plastikzelle könnte sich als überlegene Lösung bewähren. Zumal es noch ein zusätzliches Plus gibt: Sie glänzt auch bei schrägem Lichteinfall und bei Schwachlicht mit hoher Effizienz.

„Es gibt mehr eine Koexistenz als eine direkte Konkurrenz zwischen organischer und herkömmlicher Photovoltaik“, sagt Pfeiffer zum Abschied. Das entspricht seinem eher zurückhaltenden Forscher-Naturell. Dabei ist es gut möglich, dass die neue Technik auf den Märkten nicht koexistiert, sondern dominiert. Und Pfeiffers Heliatek nicht mitschwimmt, sondern davonzieht.

Niels Hendrik Petersen
Keywords:
Photovoltaik | Energie | Erneuerbare Energie | heliatek
Ressorts:
Technology

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