Die 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference

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Eidgenössisches Departement für
Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK
Bundesamt für Energie BFE
Februar 2007
st
21 European Photovoltaic Solar
Energy Conference and Exhibition
Dresden 04. - 08.09.2006
ausgearbeitet durch:
NET Nowak Energie & Technologie AG
a
b
Titelbild:
Bildquelle Linus Palmblad
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NET Nowak Energie & Technologie AG
Waldweg 8, CH - 1717 St. Ursen (Schweiz)
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Die “21st European Photovoltaic Solar Energy Conference
and Exhibition” aus Schweizer Sicht
Inhaltsverzeichnis
S. Nowak
Übersicht ................................................................................................................................................ 2
H. Kiess
High Efficiency Solar Cells and Novel Concepts
Crystalline Silicon Solar Cells.............................................................................................................. 7
N. Wyrsch, L. Feitknecht, V. Terrazzoni-Daudrix,
F.-J. Haug, S. Olibet, F. Sculati-Meillaud, C. Ballif
Thin-Film Silicon Solar Cells.............................................................................................................. 11
D. Brémaud, A.N. Tiwari
CIGS- & CdTe-Based Thin-Film Solar Cells...................................................................................... 15
F. Nüesch
Organic and Hybrid Solar Cells ......................................................................................................... 18
A. Realini
PV Module Market ............................................................................................................................... 19
L. Borgna, H. Häberlin
Neues auf dem Gebiet der Wechselrichter ....................................................................................... 23
T. Nordmann
PV Systems in Grid-Connected Applications................................................................................... 33
P. Hüsser
Global Aspects .................................................................................................................................... 35
S. Gnos
Ausstellung .......................................................................................................................................... 39
Anhang: Liste der Schweizer Beiträge ............................................................................................. 49
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Programm Photovoltaik
Die 21. Europäische Photovoltaikkonferenz in Dresden –
Industrialisierung vor dem Hintergrund des Mangels an Solarsilizium
Übersicht
S. Nowak, Programmleiter Photovoltaik BFE
c/o NET Nowak Energie & Technologie AG,
Waldweg 8, CH-1717 St. Ursen
Tel.: +41(0) 26 494 00 30, Fax: +41 (0) 26 494 00 34
Email: stefan.nowak@netenergy.ch
Allgemeines
Die 21. Europäische Photovoltaik Konferenz in Dresden überflügelte die Barcelona Konferenz vom
letzten Jahr deutlich und brach alle bisherigen Rekorde. Insgesamt wurden 6300 Besucher verzeichnet: 2700 eingeschriebene Teilnehmer aus 95 Ländern sowie 3600 Ausstellungsbesucher
(http://www.photovoltaic-conference.com). In Dresden wurden insgesamt 1119 Konferenzbeiträge,
davon 263 mündlich, präsentiert. Die thematische Gliederung ist in Figur 1 dargestellt:
Global Aspects of PV Solar
Electricity
11.2%
PV Industry Issues
3.4%
Special sessions
0.3%
Fundamentals, Novel
Devices and New Materials
18.2%
PV Systems in GridConnected Applications
9%
PV Modules and
Components of PV
Systems
15.3%
CIS, CdTe and Other (II-VI)
Ternary Thin Films Cells
8.8%
Amorphous and
Microcrystalline Silicon
6.8%
Crystalline Silicon Solar
Cells and Materials
Technology
27.0%
Figur 1: Thematische Gliederung der Beiträge an der 21. Europäischen Photovoltaikkonferenz
Die begleitende Industrieausstellung profitierte ganz allgemein vom rasanten globalen Photovoltaik
Marktwachstum und besonders auch vom Veranstaltungsort Dresden, im Land mit dem grössten
Wachstum weltweit. Die Anzahl der Aussteller nahm innerhalb eines Jahres von 270 um über 40% auf
385 zu. Von Forschung bis zur Anwendung war die ganze Palette an Photovoltaikaktivitäten präsent,
und es herrschte insgesamt eine optimistische Stimmung. Verschiedenste Begleitveranstaltungen
rundeten die reich befrachtete wissenschaftlich-technologische Konferenz ab. Eines der Highlights
war das von der Europäischen Photovoltaik Industrie Vereinigung EPIA organisierte Industry Forum
mit dem Titel 'New Strategies for the Booming PV Market'. Der Besuch der PV EU Konferenz in
Dresden war für Photovoltaik Fachpersonen fast ein Muss, sei es um die neusten Trends in Technologie und Markt zu verfolgen, Kontakte zu knüpfen oder an projektbezogenen Treffen teilzunehmen.
Die Messe Dresden konnte den Ansturm der Teilnehmer gut bewältigen. Die Konferenzräume waren
für die verschiedenen Präsentationen optimal geeignet und auch die Ausstellungshallen konnten, mit
zusätzlichen Ausstellungszelten erweitert, die Industrieausstellung auf 16'000 m2 ins rechte Licht
rücken. Die immer grösser werdende Photovoltaik Gemeinschaft strapazierte allerdings die öffentlichen Transportmittel zur Messe sowie die Hotelkapazität in Dresden zumindest phasenweise bis über
ihre Grenzen hinaus - eine Auswirkung, welche die Grösse dieses Events verdeutlicht.
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Wissenschaftlich-technische Entwicklungen
Rund die Hälfte der Konferenzbeiträge befasste sich mit den verschiedenen Typen von Solarzellen
(vgl. Zusammenfassungen von H. Kiess, N. Wyrsch et al., D. Brémaud et al., F. Nuesch). Damit wird
auf den Europäischen Konferenzen, im Unterschied zu anderen internationalen Konferenzen (USA
und Asien), ein stärkerer Akzent auf systemtechnische Aspekte und Rahmenbedingungen gelegt. Ein
Drittel der Konferenzbeiträge befassten sich mit Silizium als Grundmaterial, wobei das kristalline
Silizium zahlenmässig bei weitem dominierte (302 Beiträge). Bei den Dünnschichtsolarzellen
verzeichneten die II-VI Verbindungen mehr Beiträge als das amorphe bzw. mikrokristalline Silizium
(rund 100 gegenüber 76).
Die Thematik rund ums Solarsilizium war nicht nur ein zentrales Thema der Konferenz selbst, sondern
hat auch bedeutenden Einfluss auf technische und wirtschaftliche Entwicklungen sowie auf den
aktuellen Markt. Die Knappheit an Solar Grade Silizium beschleunigt neben dem Ausbau von
traditionellen Herstellungsverfahren auch die Suche nach alternativen und preiswerteren Verfahren
(vgl. Zusammenfassung H. Kiess). Diverse Firmen präsentierten z.B. Verfahren für die direkte
Reinigung von metallurgischem Silizium, Resultate aus Pilotproduktionen und die Pläne zum
Kapazitätsaufbau in grossem Stil, was in den nächsten Jahren zu einer deutlichen Entspannung der
Siliziumsituation führen wird. Neben dem Aufbau neuer Kapazitäten werden auch Möglichkeiten des
Recyclings von Siliziumabfällen immer besser genutzt. Natürlich treibt die aktuelle Situation die
Hersteller auch an, das Silizium effizienter einzusetzen. Materialsparende Herstellungsverfahren bei
der Waferproduktion, dünnere Zellen und höhere Wirkungsgrade durch verbesserte Passivierungsverfahren und Antireflexschichten helfen mit, mehr Watt pro Gramm Silizium zu produzieren. Eine
Chance kann die derzeitige Situation für verschiedene Dünnschichtverfahren, aber auch für bandgezogenes Silizium (string ribbon und EFG) sein. Im Grenzgebiet zu den Dünnschichtsolarzellen ist die
wachsende Forschung & Entwicklung von dünnen kristallinen Siliziumzellen zu nennen. Bei der
Umsetzung scheinen die in den letzten Jahren gestiegenen Modulpreise die Rentabilität von
Photovoltaik Anlagen inzwischen in einem Mass zu reduzieren, dass zumindest in Deutschland der
Absatz 2006 unter den Erwartungen liegen könnte. Vor diesem Hintergrund kommen die Modulpreise
bereits in Rutschen, und mehrere Anbieter kündigten in Dresden Preisreduktionen an.
Bei den Dünnschicht-Siliziumsolarzellen (vgl. Zusammenfassung N. Wyrsch et al.) stehen weiterhin
schnelle Abscheideverfahren und die Verbesserung des Lichteinfangs zur Erhöhung der Wirkungsgrade im Vordergrund. Zusätzlich sind aber auch die Langzeitstabilität der Module und die verschiedenen Einkapselungsverfahren wichtige Themen. Von Kaneka wurde eine Laborzelle (Tripelzelle) mit
15% Wirkungsgrad vorgestellt. Solarzellen auf flexiblen Substraten werden, nebst dem Hersteller
Unisolar, im Rahmen von verschiedenen Industrieprojekten verfolgt. Eine zunehmende Anzahl an
Gruppen, wie auch das IMT der Universität Neuchâtel, arbeitet inzwischen an der Entwicklung von
kombinierten kristallinen Zellen mit Dünnschichtzellen (heterojunction solar cells) zur Erreichung
höherer Wirkungsgrade. Weiter ist die Passivierung von kristallinen Zellen mit amorphen Siliziumschichten ein Thema, das vermehrt Aufmerksamkeit findet.
Die Ankündigungen von Herstellern wie Unisolar (100 MWp a-Si Tripelzellen) oder Mitsubishi Heavy
Industries (40 MWp mikromorphe Si Technologie) zur deutlichen Erhöhung ihrer Fertigungskapazitäten belegt die vermehrte Umsetzung dieser Technologien. Die an der letzten Konferenz noch
diskutierten Module mit CSG Zellen wurden bereits von IBC zum Kauf angeboten. Rasch wachsende
Aktivitäten und konkrete Resultate sind bei Equipmentherstellern, insbesondere bei oerlikon solar
(vormals Unaxis) und Applied Materials, zu verzeichnen. Die Arbeiten von oerlikon solar wurden in
Dresden mit einem Posterpreis ausgezeichnet1.
Zu Solarzellen auf der Basis von Verbindungshalbleitern (insbesondere CIGS, CdTe) wurden rund
100 Beiträge präsentiert (vgl. Zusammenfasung D. Brémaud et al.). Das entspricht nahezu 9% aller
Beiträge, was die vielfältigen Aktivitäten in diesem Bereich unterstreicht. Neben verschiedenen
Depositionsmethoden mit weiterem Kostenreduktionspotential und optimierten Pufferschichten
(Grenzschichten), die einen grossen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Zellen haben, waren auch
Messungen, die eine gute Langzeitstabilität von CIGS Modulen belegen von Interesse. Erwähnenswert ist auch ein Beitrag zu einer Tademzelle, bestehend aus einer Farbstoff- und einer CIGS Zelle.
Entwickelt in einer Zusammenarbeit von ETH Zürich und EPF Lausanne, erreichte diese Zelle im
Labor einen Wirkungsgrad von 15%. Aktuell ist auch das Thema des Recyclings von CIGS und CdTe
Modulen.
1
High Efficiency Amorphous Silicon Single-Junction p-i-n Solar Cells and Modules Prepared in Industrial KAI TM M R&D Reactor
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Wie bei Si Dünnschichtzellen ist die Industrie bei der CIGS und CdTe sehr aktiv und zur Zeit mit dem
Aufbau von diversen Fabrikationsstätten von 5 bis 30 MWp im Bereich CIGS und einer 100 MWp
Fabrikation mit CdTe Zellen (First Solar) beschäftigt. Ähnlich den CSG Zellen war die in Barcelona
diskutierte Variante der Kupfer-Indium-Sulfid Solarzelle von Sulfurcell (CuInS2 im Gegensatz zu
CuInSe2, Abkürzung ebenfalls CIS) ebenfalls schon bei IBC im Verkaufssortiment.
Einen geringeren aber stetig steigenden Platz nehmen organische und hybride (nanokristallinorganische) Solarzellen ein (vgl. Zusammenfassung von F. Nüesch). Diverse Firmen befassen sich
mit Farbstoffzellen, die als Laborzellen Anfangswirkungsgrade zwischen knapp 9 und 11 % erreichten.
Kleine Prototypmodule liegen zur Zeit um die 4 bis 5%. Die EPFL ist weiterhin aktiv in diesem Gebiet
und ist insbesondere auch an der Entwicklung der oben bereits erwähnten Tandem-Farbstoff/CIGS
Zelle beteiligt. Organische Festkörperzellen sind noch alle im reinen Laborstadium und erreichen erst
geringe Wirkungsgrade und eine kurze Lebensdauer. Bis in 2 Jahren will Konarka im Bereich der
organischen bzw. der Farbstoffsolarzellen Module mit einer Lebensdauer von rund 7 Jahren anbieten
können.
Verschiedene neue Konzepte für hocheffiziente Solarzellen wurden vorgestellt (vgl. Zusammenfassung H. Kiess). Sehr ambitiöse Ziele verfolgt das Very High Efficiency Solar Cell (VHESC) Programm
von DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency): In nur wenigen Jahren sollen Solarzellen mit über 50% Wirkungsgrad entwickelt werden. Dabei sollen sowohl bei den Materialien wie bei
der Herstellung und der Optik gänzlich neue Wege beschritten werden. Ein neues Konzept für
hocheffiziente Solarzellen wurde auch von M. Green diskutiert (Silizium Tandemzelle mit Quantum
Dots) und A. Luque stellte die Fortschritte bei Konzentratorzellen (III-V Verbindungshalbleiter) vor.
Bei den Solarmodulen waren besonders in der Ausstellung diverse neue und interessante Produkte zu
sehen oder angekündigt (vgl. Zusammenfassung von A. Realini), so z.B. neue Module mit rückseitenkontaktierte Zellen (Solland, Advent), mit neuen Frontkontakten (Day 4 Energy), Module mit mikromorphen Zellen (Sharp) oder verbesserte Anschlussboxen mit Kühlkörper und verbesserten thermischen Eigenschaften bei Stromfluss durch die Bypassdioden (Solarwatt). ELS päsentierte eine andere
Lösung: Nicht die Kühlleistung der Dosen soll hier verbessert, sondern die Dioden durch eine
elektronische Schaltung ersetzt werden, welche die thermische Last auf einen Bruchteil senken, und
gleichzeitig eine zuverlässige und langlebige Lösung sein soll. Auffallend wachsend ist die Zahl der
chinesischen Anbieter im Modulbereich. Immerhin waren sie die zweitgrösste vertretene Gruppe, vor
allem im kristallinen Silizium tätig.
Im Bereich der Systemtechnik (vgl. Zusammenfassung L. Borgna et al.) ist eine stetige Dynamik mit
einer beachtlichen Anzahl an überarbeiteten oder neuen Geräten zu beobachten. Aufgrund der
aktuellen Marktverhältnisse mit einer zunehmenden Anzahl an Ländern mit kostendeckenden
Einspeisevergütungen dominieren die Netzverbund-Wechelsrichter klar. Die neuen IEC Vorschriften,
welche einen unter Last schaltbaren DC Trennschalter zwischen Wechselrichter und dem PV
Generator verlangen, bewogen viele Hersteller von Netzwechselrichtern einen DC Schalter im
Wechselrichter einzubauen oder eine entsprechende externe Schaltbox anzubieten. Bei den führenden Herstellern hat sich der Trend zu höheren Wirkungsgraden fortgesetzt. Dazu ist die Steigerung
der Lebenserwartung durch verbessertes Gerätedesign (reduzierte thermische Belastung) und
langlebigere Komponenten (z.B. bei den Kondensatoren) zunehmend ein Thema. Auffallend ist die
weiter steigende Anzahl an chinesischen Produkten, wobei diese Geräte durchwegs tiefere, bzw. nicht
wirklich konkurrenzfähige Wirkungsgrade aufweisen.
Die Beiträge zum Thema „Global aspects“ (vgl. Zusammenfassung P. Hüsser) erlaubten eine gute
Übersicht über die Markt- und Förderlandschaft der Photovoltaik, die entsprechenden Ansätze sowie
konkrete Erfolge und Schwierigkeiten. Ein zentrales Thema war die Knappheit an Solarsilizium und
deren Auswirkung auf den Markt. Erhöhte Produktionskapazitäten sowie verminderter Siliziumeinsatz
bei der Zellenproduktion z.B. durch dünnere und effizientere Zellen sollten die Situation in 1 bis 2
Jahren langsam entspannen. Immer mehr Länder haben inzwischen eine kostendeckende Vergütung
beschlossen, wobei die Details zu den technischen Bedingungen und den Tarifen zum Teil noch zu
definieren, oder bei der Umsetzung Bewilligungsverfahren und bürokratische Abläufe noch zu
optimieren sind. Damit kam das Marktwachstum in verschiedenen Ländern nicht so schnell in Gang,
wie von einem Teil der Akteure erhofft, scheint sich aber solide zu entwickeln. Bezüglich der zukünftigen Modulkosten von kristalliner und Dünnschichttechnologie geht ein Teil der Industrievertreter
davon aus, dass sich die Kostensenkungspotentiale bei positiver Marktentwicklung in den nächsten
Jahren schneller umsetzten lassen als allgemein angenommen, und dass bereits vor 2015 Module zu
ca. 1 €/Wp produziert werden können. Allgemein werden die Zukunftsaussichten als positiv beurteilt.
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Ausstellung
Die begleitende Industrieausstellung umfasste auf 16'000 m2 Fläche über 385 Aussteller aus 29
Ländern und war damit erneut die bisher grösste und umfassendste Ausstellung dieser Art (vgl.
Zusammenfassung S. Gnos). Der Bereich der Produktionstechnik, -material und Automatisierung hat
im Vergleich zu Barcelona am meisten zugelegt, und ist inzwischen am stärksten vertreten, gefolgt
vom Bereich Zellen und Module. Deutlich zum Ausdruck kam die schnell zunehmende Industrialisierung der ganzen PV Branche in allen Bereichen. Zugelegt haben auch die anwendungsnahen
Sektoren wie z.B. die Montagesysteme. Zusammengefasst bot diese Ausstellung einen umfassenden
Überblick zum kompletten Photovoltaikgebiet, von Forschung bis zur Umsetzung. Die Ausstellung bot
auch einer grossen Anzahl von nationalen und internationalen Organisationen, Forschungszentren
und Institutionen Gelegenheit, sich vorzustellen. Neben den verschiedenen Neuheiten und Innovationen beeindruckten eine grosse Anzahl von Ausstellern durch ihr Standdesign, die Standgrösse oder
durch Vorführungen von Produktionsmaschinen.
Schweizer Beiträge und Aussteller
Die Schweiz war in Dresden sehr gut vertreten. Die insgesamt 46 Konferenzbeiträge mit Schweizer
Beteiligung umfassten 2 Plenarvorträge, 14 mündliche Beiträge und 30 Posterbeiträge (siehe
Anhang). Diese Beiträge belegten den weiterhin hohen Stand der Schweizer Photovoltaik im
internationalen Vergleich, sowohl in der Forschung wie in der Anwendung. Folgende Schweizer
Firmen und Organisationen waren zudem in der Ausstellung vertreten:
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ASP AG
Belval SA
Colt AG
Enecolo AG
HCT Shaping Systems SA
Huber + Suhner AG
IEA PVPS Programm
Komax York AG (mit Schweizer Wurzeln)
Meyer + Burger AG
Meteotest
Multi-Contact AG
N. Bucher AG
Oerlikon Solar (ehemals Unaxis AG Lichtenstein)
Sarnafil / Sika bei Solar Integrated
Sputnik Engineering AG
Studer Innotec SA
Synova SA
Swiss Wafers AG
Swiss Solar Systems 3S AG
Damit waren war ein Grossteil der Schweizer Akteure seitens der Schweizer Photovoltaik Industrie
vertreten. Die meisten dieser Unternehmen verzeichnen einen stark wachsenden Exportabsatz,
welcher in der Regel bei über 90% des Umsatzes liegt. Die Schweizer Aussteller äussersten sich
durchwegs positiv über den Verlauf der Ausstellung.
Begleitveranstaltungen
Verschiedene Begleitveranstaltungen ergänzten das wissenschaftliche Konferenzprogramm:
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Architectural Integration of PV in Buildings - Wettbewerb 'PV in Buildings' des BMU
(Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit).
Präsentation der ausgezeichneten Projekte
Photovoltaics for Development - Ensure Highest Quality for Sustainability and Scale up.
The role and relevance of quality certification and labeling of PV components and systems
The PV Bubble: Behind the News – IEA PVPS Workshop
http://www.pvps.ch/workshops/Dresden%20Workshop%20AnnouncementV3.pdf
3rd PV Industry Forum – New Strategies for the Booming PV Market
http://www.epia.org/08Events/Dresden2006/Events_Dr2006_02a.htm
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EU Initiativen
Die Europäische Photovoltaik Technologie Plattform http://www.eupvplatform.org/ stellte ihre
laufenden Aktivitäten in verschiedenen Sessionen vor. So wurde insbesondere über den aktuellen
Stand der Strategic Research Agenda (SRA) berichtet. Dieses Dokument soll zunehmend zur
Referenz für die europäische Photovoltaik Forschung werden. Die Endversion dieses Berichtes wird
für anfangs 2007 erwartet.
Schlussbemerkungen
Die 21. Europäische Photovoltaikkonferenz war ein weiterer Meilenstein in der internationalen
Konferenzwelt. Sie erlaubte einen einzigartigen Überblick über die aktuellen wissenschaftlichen
Erkenntnisse und Entwicklungen, die Anwendungserfahrungen bezüglich Technik und Markt sowie die
industrielle Dimension der Photovoltaik. Der intensive Austausch zwischen Wissenschaft, Industrie
und Förderpolitik ist das Erfolgsrezept dieser Konferenz, welches immer mehr Teilnehmer in seinen
Bann zieht.
Nächste Konferenzen
Einige der nächsten internationalen Konferenz- und Messetermine für die Photovoltaik sind:
•
Genera Energy and Environment International Fair, 28. Februar - 2. März 2007, Madrid,
http://www.genera.ifema.es
•
Photovoltaic Technology Show, 3. - 5. April 2007, München, http://www.photon.de
•
Second Photovoltaic Mediterranean Conference, 19. - 20. April 2007, Athen, http://www.epia.org
•
8th Solarexpo, 19. - 21. April 2007, Verona, http://www.solarexpo.com
•
Sino-Germany International Solar Energy & PV Projects Exhibition, 11. - 13. Mai 2007, Shanghai,
http://www.cgsee.com.cn
•
Intersolar 2007, 21. - 23. Juni 2007, Freiburg i.B. http://www.intersolar.de
•
22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 3. - 7. September 2007,
Mailand, http://www.photovoltaic-conference.com/
•
Solar Power 2007, 24. - 27. September 2007, Long Beach, http://solarelectricpower.org
•
17th International Photovoltaic Science and Engineering Conference, 3. - 7. Dezember 2007,
Fukuoka, http://www.pvsec17.jp
•
33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 11. - 16. Mai 2008, San Diego,
http://www.ieee.org
•
4th European PV-Hybrid and Mini-Grid Conference, 29. - 30. Mai 2008, Athen, http://www.otti.de
Nützliche links:
•
http://www.eupvplatform.org
•
http://www.pv-era.net
•
http://www.iea-pvps.org
•
http://www.epia.org
•
http://www.photovoltaic.ch
•
http://www.swissolar.ch
•
http://www.energie-schweiz.ch
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I. High Efficiency Solar Cells and Novel Concepts
II. Crystalline Silicon Solar Cells
H. Kiess
im unteren Tollacher 11, CH-8162 Steinmaur
Tel.: +41 (0) 44 853 01 60
Email: hkiess@dplanet.ch
I. High Efficiency and Novel Concepts
A. Barnett and C. Honsberg presented the ultra high efficiency programme of the US. The aims are
ambitious: a portable, light weight panel with the dimensions of about 50 by 50 cm2 with an efficiency
of 50 %. Involved in the project are materials scientist, biologists, physicists, chemists and in particular
scientists experienced in optics; the primary customer for such a panel is the US army. The panels
should be composed of 6 solar cells with different band gaps, however, not in a serial arrangement as
usual, but they should be grown laterally. In order to optimally utilize the sun light, special optics is
required which diffracts the various parts of the solar spectrum and concentrates them on those cells
with the appropriate band gap. The basic idea is visualized in figure 1 for two instead of the envisaged
six spectral ranges and indicating the repetitive structure of the optics and solar cells
Sun light
Optical devices
Solar cells with
red and blue
response
Fig. 1. Optical scheme for a highly efficient solar panel with a lateral arrangement. For the sake of
simplicity the solar spectrum is only diffracted in two colours and correspondingly two cells are drawn
instead of six envisaged by the authors.
Unfortunately no details were disclosed neither on the lateral growth of the repetitive cell structure
indicated in figure 1 nor on the electrical connection of the cells. Astonishing enough, the time
schedule to obtain first results was extremely short and below 2 years. Indeed, if the project can be
reduced to practice, a real breakthrough in solar cell technology would open up.
A high efficiency solar cell structure was presented by M. Green et al. based exclusively on silicon and
silicon compounds. Solar cells of efficiencies greater than say 25 % consist usually of cell stacks
fabricated of III-V compounds. Instead here, a tandem concept is proposed as depicted in Fig. 2.
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Sun light
n+
Glass
substrate
Silicon
quantum
dot cells
p+
Silicon cell
Fig. 2. The proposed Si tandem solar cell. Contacts to the cell are omitted in the schematic drawing.
Up to five Si quantum dot cells are envisaged, the bottom cell should be a conventional Si solar cell.
The Si cell receives light only in the range of 1.1 eV corresponding to the band gap of the Si since the
shorter wavelengths are to be absorbed by the quantum dot cells. The quantum dot cells consist of Si
nano particles embedded in amorphous SiC. Experimentally one has to control the dot size, band gap,
adequate transport of the charge carriers, doping, work function, and the interconnection of the cells.
Sofar, the dot size of the Si particles (i.e. the spectral range of absorption) and their separation in the
SiC matrix (i.e. the transport of the carriers) can be varied and adjusted as desired. Nevertheless,
many requirements have still to be fulfilled. A proof of the concept is not expected before 2008.
A project, presented by J. Luther et al., was concerned with the installation of a 3 MW plant with III-V
solar cells in Castilla la Mancha, Spain, a site with excellent meteorological conditions. The high
efficiency of III-V cells, tracking and concentrating the sun light were said to envisage a cost of 2.5
€/WP compared to the present 4-5 €/WP of plants based on conventional Si solar cells. It was
emphasised, that the area will correspond to one with flat panels without concentration since the size
of the optics for collecting the light as well as the heat sink require the same size as flat panels. The
low 2.5 €/WP are surprising since additional expenses are caused by manufacturing the cells, the
concentrator optics, and the tracking installation. In conclusion, this would indicate the overruling
importance of high efficiency for cost reduction. In summary, the technical details are as follows:
Concentration of the sun light with flat Fresnel lenses. Cell efficiency 35.2 % at 500x concentration,
efficiency of a sub-module (480 W, concentration not specified): 26.2 %, dc-output 23.5 % and acoutput 22.5 %. Under direct normal incidence of the sun the irradiation changes by about 10 % over
the day between 8 a.m. and 6 p.m. and so does the dc-output power of the concentrator module. This
indicates a negligible mismatch of the current in the multi junction cells and that the module profits
perfectly from tracking. The efficiency of this plant on the ac output level is higher by an estimated 6 %
absolute if the output is compared with a plant with 20 % efficient Si solar cells. The driving force to
put this type of solar photovoltaic plant into practice is (i) the progress in multi junction solar cells – on
a manufacturing basis, (ii) progress in non-imaging optics, (iii) new and optimised system concepts
and (iv) favourable feed in tariffs in regions suitable for concentrators.
The topic of fluorescent concentrators seems to be everlasting. The paper presented by J.C. Goldschmitdt et al. from FhISE promotes a stack of three layers of blue, green and red absorbing and
emitting dyes embedded in a matrix. The edges of the layers are provided with spectrally matched
solar cells in order to ensure high efficiency in the spectral ranges under consideration. It is claimed,
that 40 % of the emitted light is guided to the edges by use of a rugate structure, i.e. a layer in which
the refractive index varies sinusoidal throughout its thickness. Since neither the thickness of the
individual layers nor the area of the device are known, the concentration of the light remains unknown.
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II. Crystalline Silicon Solar Cells
The area of crystalline silicon solar cells covered a substantial part of the conference. The main topics
concerned the production of solar grade silicon, the efficiency of the cells/modules, in particular how to
achieve high efficiency at reasonable costs; furthermore reduced thickness of cells was an important
issue in view of the present silicon shortage, discussing the pro and cons of depositing thin layers of
silicon versus a reduction of the thickness by sawing thinner slices. Obviously these questions are
tightly connected with questions of processing the cells, passivating surfaces and the bulk of the
material, making and arranging contacts.
1. Production of silicon: at present 32’000 t/a are used by the semiconductor industry, 14’000 t/a by
the solar industry. Most of the silicon is produced by the Siemens process, which yields from the
metallic grade silicon a high purity material. The Siemens process is expensive, so that other ways of
producing silicon for solar applications are investigated. This is related to the question, which
impurities in the silicon are tolerable for highly efficient cells. Such a material would be called solar
grade silicon: unfortunately no specifications can be given at present, since certain impurities, though
in principle harmful for solar cells, can be made harmless during cell processing.
The silicon production processes under study and in pilot productions use
a) the fluidized bed reactor or b) the arc furnace for purification or c) pyrolisis of silicon tetrafluoride.
After purification the silicon is processed by directional solidification to blocks or rods, forming then the
so called solar grade silicon feedstock.
2. Passivation: The efficiency of solar cells is strongly related to the passivation of the surfaces.
Common methods of surface passivation are deposition of SiO2 and of SiNx or a combination of both.
These materials may yield excellent passivation and optical properties if deposited appropriately.
Under investigation are more recently the deposition of a-Si:H and of SiC. First publications on the
outstanding passivation properties of a-Si:H date back at least to the 80ies of the past century. The
deposition is made by plasma enhanced vapour deposition, in the case of SiC the precursor gases are
SiH4 and CH4. Other applications of the SiC layers in solar applications may be rugate filters (see the
use of rugate filters in the context of fluorescent concentrators), formation of Si quantum dots (see
Green), anti-reflection coatings on glass, and as etch and environmental resistant layers. Results with
SiC indicate good surface passivation and diffusion barriers.
The lifetime in boron doped and oxygen rich silicon solar cells degrades by the formation of a
recombination center, i.e. of a B-O complex, if exposed to light. Losses in efficiency amount to 1 to 2
% absolute. A regeneration and permanent stabilization of the cells can be achieved under exposure
to light and biasing the cell under forward conditions. Up to now it is not clear, whether other defects
play a role in the stabilization mechanism. Surprising is that the regenerated cells seem to be stable
under working conditions and to suffer no longer from degradation.
3. Thin crystalline silicon films: A process for crystalline silicon solar cells starts with a highly doped
p-type substrate, continues with damage edge, epitaxy of the boron doped base, in-situ epitaxy of the
phosphorus doped emitter, passivation of the surface, contact formation, antireflection-coating,
removal of edge shunt. In principle, the solar cell fabrication can thus be reduced to an in line process.
Deposition rates are of the order 1 – 5 µm/min and a through put of a CVD in line process has been
stated to be 1.2 m2/h, but a higher through put of > 5 m2/h should be desirable in order to be cost
effective. Typical geometrical data of such cells are as follows: Thickness of the n-type emitter 2 – 5
µm, thickness of the p-type base 10 – 20 µm, highly doped back surface layer 5 – 10 µm. Efficiencies
of the cells range between 7 to 11%. Higher efficiencies were obtained with a porous Si layer between
p+-Si substrate and the p-Si base layer. The porous layer reflects light arriving at the substrate, so that
more light is absorbed in the cell. An efficiency of 12.5 % could be achieved for the best cell and of 13
% for the module. The efficiency of the module is higher since the encapsulating material reflects the
sun light less than the silicon surface.
Cutting wafers of a size 125x125 mm2 down to 100 µm was shown to be possible with sufficient
reproducibility of wafer thickness, surface quality, low breakage and speed. Warping of the cells turns
out to be a problem due to the different layers at the front and the rear side of the cell. Bifacial cells
turn out not to warp.The efficiencies become less dependent on the bulk with decreasing thickness,
however, surface passivation becomes more an issue.
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4. n-Type silicon solar cells: it is by now well known, that n-type silicon may have lifetimes of the
order of 1 ms up to 20 ms (for mc-Si about 1 ms), depending on the resistivity. Therefore, using n-type
Si as starting material for high efficient solar cells, seems to be obvious, in particular for back-contacts
cells. The efficiencies, which had been reported do not yet correspond with the expectations: They
were reported to be 14.7 % for mc-Si, 16.5 % for Cz-Si, and 18 % for float zone Si. The highest
efficiency for float zone Si of 19.4 %, cell size 2x2 cm2, was achieved with a rather simple structure:
front surface with random pyramids, n+ diffusion and surface passivation with 105 nm thermal oxide,
back junction obtained by laser firing of Al through the oxide, base resistivity 100 Ωcm.
5. Contact formation: Contact formation by laser firing of Al at the rear side seems to become quite
popular. An interesting development is in sight for the front side contacts by preparing a seed layer
with subsequent plating. The seed layer is deposited with a jet printing process using a metal
containing ink, the second layer with a light induced plating process. The advantage lies in high
processing speed, being a non-contact deposition technique, hence well suited for thin solar cells.
Shingle arrangement of solar cells allows to cover the bus bars of adjacent cells, allowing modules to
be constructed with no free space between cells. Hence the efficiency of the module is improved over
other cell arrangements and is practically identical with the cell efficiency.
10/52
Thin-film silicon solar cells
N. Wyrsch, L. Feitknecht, V. Terrazzoni-Daudrix, F.-J. Haug,
S. Olibet, F. Sculati-Meillaud, C. Ballif
Institut de Microtechnique (IMT), Université de Neuchâtel,
Breguet 2, CH-2000 Neuchâtel
Tel.: +41 (0) 32 718 33 30, Fax: +41 (0) 32 718 32 01
Email: christophe.ballif@unine.ch
Introduction
The European conference taking place only a couple of months after the World PV conference,
several presentations were mostly copies of ones given in Hawaii. The number of sessions devoted to
thin-film silicon was relatively small during this conference especially compared to the ones devoted to
c-Si technology. We may hope that, with the set up of new production lines in Europe, the situation will
change in the future. Nevertheless, several companies (either equipment or module suppliers)
presented encouraging or even remarkable results.
We also include in our survey heterojunction solar cells, because they are based on the use of thin
film Si and because IMT is now also involved in the development of such devices.
IMT presented six contributions (1 oral, 5 posters) and co-authored 1 paper with Q-Cells. The preprints
will be available on www.unine.ch/pv.
Thin film Si on Glass
P. Lechner (Schott Solar) presented encouraging results on a-Si:H/a-Si:H tandem modules
(5350cm2) with an initial efficiency of 9% and an efficiency of 7.4% after 400 h of light soaking.
Micromorph test cells fabricated on this large size substrates had initial efficiency of 10.5% but with
rather low Voc. He also reported that a-Si: modules H (using AFG TCO) without full encapsulation, and
especially without EVA, can sustain 10’000 hours of damp heat test without degradation.
T. Repman (Applied Materials, formerly Applied Films) presented interesting studies on high-rate
µc-Si:H material deposited as a function of the injected plasma power. He also gave information on
the thin-film silicon production concept and goals of the company: Deposition of micromorph modules
by PE-CVD at 13.56 MHz on 1.4 m2 glass coated with textured etched ZnO layer aiming at 8-8.5%
stable module efficiency. Note that equipment for such a production was recently sold to Brilliant234, a
Q-Cells subsidiary.
Takatsuka (Mitsubishi HI) reported on their high deposition rate of µc-Si:H and the need to have a
cooling of the electrode to control the substrate temperature. Cell efficiency >8.5% could be obtained
at rates up to 2.6 nm/s. Initial efficiencies of >12% have been obtained on 420x570 mm2 micromorph
modules. However, no comment was given on the difference of the high-rate lab-grown material and
deposition rate for the material actually utilized for production (given at 2nm/s). By April 2007, a
production line with a nominal capacity of 40 MW should start; aiming at 12% efficiency modules.
S. Fukuda (Kaneka) presented a record triple lab-cell of 15% initial efficiency (already presented at
the Hawaii conference) and indicated some of its optimization steps (namely optically active interlayer,
high-Voc material). This triple cell consists of an a-Si:H top cell, a a-SiGe:H intermediate one and a
µc-Si:H bottom cell separated by intermediate light reflecting layers. No comment on light-soaked
efficiencies was given.
U. Kroll (OC Oerlikon, after rebranding of the UNAXIS name) presented the current status of a-Si:H
modules fabricated on three kinds of different front TCO’s, fabricated in two PECVD reactors. The best
medium-size module (100 cm2) reaches 9.8% and stabilizes at 8.0% on Asahi TCO; a high yield of
96% is attained at the Truebbach pilot-line for a batch of 30 identical modules (1.4m2). 1.4m2 modules
reached 108 and 112 W initial efficiency on LPCVD ZnO and AFG SnO2 front TCO, respectively. The
best micromorph cell reaches 10.3% initial and stabilizes at 9.45% on Asahi TCO. S. Benagli
(Oerlikon) got a poster award for a 'scientific contribution with relevance to the industry'.
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P. Basore (CSG) presented an update on the status of the module fabrication based on re-crystallised
a-Si:H films. On mini-modules of 99.6 cm2 a 9.8% efficiency is now obtained which translates to 6.1%
on the commercial modules of 1.38m2. Production was started in April 2006 and a doubling of the
production capacity (CSG-2) is in progress. In future CSG is willing to spend a considerable amount of
2 MEuro/y in the R&D in Sydney and thinks of a CSG-3 plant of a 100 MW capacity aiming at 10%
modules. CSG is also looking for academic partners to solve some of their technology specific
problems.
Several academic research groups reported on their latest results. D. Grundsky from Jülich
presented the effect of three different dry-cleaning procedures of silicon coated PE-CVD reactors
(NF3, SF6+O2, H2): especially Fluorine traces seem to interfere most with amorphous devices which
have been deposited directly after the cleaning procedure. A. Gordijn (Jülich) identified crucial
incubation times right after plasma ignition of the i-layer process in µc-Si:H cell fabrication. Optical
Emission Spectroscopy was used to quantify this transitional incubation phase.
Flexible modules and n-i-p devices
X. Zhang (MVSystems): MVSystems Inc. is a Colorado based company which was created in 1989.
Its main line of business is to design, build and deliver state of the art, ultra high vacuum multichamber PECVD/sputtering/Hot Wire CVD systems. Their systems are arranged in a cluster tool
configuration and specifically designed for the thin film semiconductor market.
X. Zhang presented their reel-to-reel cluster reactor. It consists in a central chamber, in which a robotic
arm transports a cassette with the flexible material from one chamber to another. On flexible plastic
substrates, MVSystems is able to deposit good quality intrinsic layers. So far, the quality of the doped
layers is still moderate. The degassing of the substrates leads to low FF (52% instead of 66% on
glass) and the laser scribing issue on flexible substrates is not resolved. MVSystems aims at
depositing high quality flexible solar cells (Voc=960mV and FF=70%) for BIPV.
R. H. Franken (University of Utrecht) studied the morphology/roughness of as grown textured silver
layers used as back contact in nip solar cells. He reported on the possibility to influence the rms
roughness and the average lateral feature size of hot silver reflectors. He used a reactive sputtering
process with an Ag-Al alloy target (99:1) in Ar-O2 (99.7:0.3) sputter gas. The resulting AlOx acts as
growth inhibitor by interfering with the recrystallization of the hot silver. On these substrates, 1.5µm
and 2 µm thick µc-Si:H solar cells have been deposited by HWCVD at temperatures lower than 270°C.
Efficiencies of 8.2% and 8.5% have been achieved so far, respectively.
R. Schlatman (NUON) presented the Heliantos project which makes use of a temporary Al superstrate which is dissolved after the process. They presented the following results:
•
5.8% stabilized aperture efficiency for 10*10cm2 a-Si:H flexible modules,
•
6.1%initial aperture efficiency for 30*30cm2 a-Si:H flexible modules,
•
Furthermore, they showed results on a micromorph tandem module which was fabricated on their
substrate by the IPV Jülich:
9.4% initial aperture efficiency for 10*10cm2 modules
The growth rate of the µc-Si:H was around 2A/s, higher growth rates have not yet been addressed so far.
Several tests have been performed on the modules, the degradation measured after the UV, the damp
heat and the humidity tests was lower than 5%, 3% and 2%, respectively. Regarding the encapsulation, it seems that Nuon has developed a reasonable solution, but they didn’t want to comment on it.
C. Helmke (UniSolar Europe) reported briefly the on the current upscaling activities towards an
annual production capacity of 100 MW by 2007 and 350 MW by 2010. He continued with the presentation of third generation of BIPV products which should combine all the ordinary tasks of the building
envelope with energy production, but without any added weight penalty. He underlined the strategy of
UniSolar which addresses large area industrial rooftop solutions and high volume OEM customers. He
finished the talk by giving an overview on long term reliability tests: after 12 years operation at the
NREL testing facility the degradation of the modules averaged to only 0.74 %/year. He presented also
results from the outdoor testing facilities of TISO. In comparison to crystalline silicon based devices,
the modules of Unisolar yield more power relative to their rating because under real operating
conditions the module temperature may rise as high as 60°C which favours modules with low
temperature coefficients and self annealing of metastable defects.
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In the exhibition there were several companies offering Unisolar products for building integration and a
joint venture company with the Russian space solar cell provider Kvant. They offer flexible solar
battery chargers for private and military use.
J. Loffler (ECN) reported on the successful installation of the new MWPECVD system built by
Roth&Rau which will also be used within the European project Flexcellence. In his presentation he
showed results on process monitoring by optical emission spectroscopy in an older batch type
deposition system which was also built by Roth&Rau. Owing to the microwave excitation of the
plasma, the experiments are limited to intrinsic layers. He reported that the SiH4 microwave plasma
showed a transient behaviour emission intensities of different radicals which stabilizes on a timescale
of several tens of minutes. The same stabilization was observed after hydrogen pre-treatment.
A. Lambertz (IPV Jülich) presented results of a collaboration with Bayer Material Sciences. They
tested pin and nip amorphous solar cells on a transparent flexible substrate polycarbonate materials.
The solar cells exhibited adhesion problems, cells on different adhesion promoting films showed
efficiencies up to 4.5 % at deposition temperatures of about 150°C.
M.L. Addonizio (ENEA, Portici) presented a work on the effect of surface structures on PET after
different Ar and Ar-O2 plasma treatments. Coating of these structures with evaporated silver resulted
in diffusely reflecting surfaces. The authors found the formation of large protruding structures which
may potentially limit solar cell performance.
Encapsulation
E. U. Reisner (Bayer Material sciences) evaluated new concepts for encapsulation of electronics
and presented results on Thermoplastic Polyurethanes (TPUs).
M. Kohl (Fraunhofer ISE) presented a comparative work on different encapsulation materials like
PVB, TPU, TPT, H-B-PET. J. Springer (ZSW Stuttgart) presented the effects of the multiple polymer
films and inorganic/organic multilayers from Isovolta on the efficiency of CIGS solar modules (Hiproloco EU project): one multiple polymer film seems to give good results but the composition of this film
was not communicated.
Silicon heterojunction solar cells and use of thin-film amorphous silicon layers for c-Si
passivation
Only few new results were presented about silicon heterojunction (SHJ) solar cells, as Sanyo (J) did
not present any contribution and other leading groups (such as the Hahn-Meitner-Institut (HMI, D) or
the National Renewable Energy Laboratory (NREL, USA)) have encountered the departure of several
key researchers towards industry. Sanyo’s result, as presented at the 4th World Conference on
Photovoltaic Energy Conversion (Hawaii, May 2006), of a n-type SHJ solar cell with an open-circuit
voltage over 730mV and an efficiency of 21.8% is, thus, still outstanding. Nevertheless, the 18.5%
efficient SHJ cell on p-type crystalline silicon presented by the University of Stuttgart is worth
mentioning (with a standard crystalline cell back contact). Noticeably an increasing number of groups
are now working on the topic of silicon heterojunction solar cells. Also, intrinsic amorphous silicon (aSi:H) is now frequently used as surface passivation layer – single or in stack with SiN or SiO2 – for
diffused emitters as well as for the rear side of crystalline silicon solar cells. And intensive research on
PECVD-etching for the replacement of wet chemical etching for continuous processing of crystalline
silicon solar wafers is carried out by several German institutes. The major contributions in the topic
are:
L. Korte (HMI, D) summarized the recent development and optimization of SHJ solar cells at the
Hahn-Meitner-Institut. Hydrogen-plasma treatments, as well as extended wet chemical treatments,
have been developed in order to improve the solar cells efficiency, by reducing the interface recombination. In contrast to the approach developed by Sanyo (leading to the record conversion efficiency),
no additional intrinsic a-Si:H buffer layer is used in their SHJ solar cells. The highest open-circuit
voltage value thus obtained is equal to 660mV (on flat n-type c-Si). The highest efficiencies are
achieved for heterojunctions deposited on textured c-Si with sputtered ZnO:Al as front TCO: 17.4% for
a-Si:H(n)/c-Si(p)/a-Si:H(p) and 19.8% for a-Si:H(p)/c-Si(n)/a-Si:H(n).
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Q. Wang (NREL, USA) presented high-efficiency p-type SHJ solar cells deposited by Hot-wire
Chemical Vapor Deposition (HWCVD). He stated that good surface cleaning is a key step for the
improvement of SHJ solar cells performances. Furthermore, the NREL group established that it is
essential, for getting a high Voc value, to have an abrupt amorphous silicon coating as emitter, instead
of microcrystalline or epitaxial silicon. Double-side textured SHJ cells are now deposited with an
efficiency of 18.2% (Voc = 667mV with an i-layer thickness of about 3nm and 5nm thick doped emitter
and back contact, both coated by ITO). The use of a multi-chamber deposition system is confirmed to
be necessary to prevent cross-contamination from the different dopants.
P.J. Rostan (University of Stuttgart, D) showed new results on p-type SHJ solar cells: using flat aSi:H/ZnO:Al emitters and back contacts with a thermal oxide passivation and aluminum point contacts,
his group achieved high Voc values in the order of 683mV corresponding to efficiencies up to 17.4%.
The same structure applied to textured wafers (in order to increase the short-circuit current density)
yielded poor Voc < 500mV and FF < 60%. When using ITO instead of ZnO, a Voc of 660mV and an
efficiency of 18.5% were reached, with rather poor FF = 74%. P.J. Rostan had no explanation for the
poor electrical performances obtained when combining a textured surface together with ZnO:Al as
window layer. The importance of an intrinsic amorphous buffer layer is justified by the observation of a
decrease of the Voc equal to 40mV when no buffer layer is used.
P. Altermatt (University of Hannover, D) and H. Plagwitz (ISFH, D) showed that a-Si/SiN double
layers, applied as low-temperature passivation method for diffused phosphorus as well as boron
emitters, present better performances and/or stability than conventional oxide or nitride passivation
techniques. An optimum thickness of 5 to 10nm for the front a-Si layer (as present between the c-Si
and the SiN) ensures low interface defect density, combined with low optical absorption. The nitride
layer acts as an antireflective coating and a capping layer to prevent hydrogen effusion. The temperature and UV stability of the a-Si/SiN passivation technique suggests a high potential for industrial
application, as it would be compatible with screen printing of the contact grids with metal paste.
M. Hofmann (Fraunhofer ISE, D) presented the use of stacks of amorphous silicon and silicon oxide,
both deposited by PECVD, for the successful passivation of the rear surface of high-efficiency SHJ
structures.
Characterization techniques
Thin-Film silicon solar cells: No original technique was presented for the characterization of thin-film
amorphous and microcrystalline silicon solar cells. Nevertheless, it should be mentioned that L.
Hodakova et al. (Academy of Sciences of the Czech Republic) presented for the first time the use of
Fourier-Transform Photocurrent Spectroscopy (FTPS) for the characterization of industrial pin
microcrystalline modules.
Heterojunction: The Hahn-Meitner-Institut (HMI) again demonstrated the benefits of the techniques
they developed for the characterization of heterojunction solar cells, among which (a) the Surface
Photovoltage (SPV) technique that allows the assessment of interface properties (such as the
interface recombination rate and the density of interface states) and (b) near-UV photoemission
spectroscopy (NUV-PES) used to determine ultra-thin layer’s properties (such as the Urbach energy,
density of deep defects and Fermi level position) directly on the c-Si substrate. A correlation between
the Urbach energy and the effective interface recombination was found, that might be related to
charge carrier transfer via tail states. NUV-PES and SPV measurements were further used to study
the solar cell parameters' influence on its electrical performances by using the AFORS-HET simulator
(also developed at HMI).
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CIGS- & CdTe-based thin-film solar cells
D. Brémaud, A.N. Tiwari
Thin Film Physics Group, Laboratory for Solid State Physics, ETH Zürich,
Technopark, CH-8005 Zurich
Tel.: +41 (0) 44 633 79 49, Fax: +41 (0) 44 633 18 61
Email: tiwari@phys.ethz.ch
Numerous oral and visual presentations in the area of thin-film solar cells based on chalcopyrite
materials (CIGS, CdTe) were given in conference topic 4 (CIS, CdTe, and other ternary thin-film cells).
Several further contributions appeared in other topics, especially topic 1 (fundamentals, novel devices,
new materials). In total, over 100 papers were presented in this field.
Contributions from the ETH Zurich group included one plenary talk, two oral and four poster presentations in different sessions.
Industry and Plenary
A lot of progress has been made in the industrial sector of chalcogenide thin film solar cells and
modules. The production capacity of existing companies has increased or will increase very soon and
new companies have been created.
M. Powalla, ZSW Stuttgart, gave an overview of the R&D in the CIGS field describing basic concepts
of industrial processes including the conceptual possibility of in-line or roll-to-roll (R2R) deposition
processes. He estimated that the industrial CIS production capacity will reach 100 MW at the end of
2007 and that the research topics of the community should be, at short term: cost reduction, solving
start-up problems; at mid term: increase of the “industrial” efficiency and yield, new production
technologies; and at long term: fundamental research like reaching efficiencies over 25%.
J. Palm et al., AVANCIS (former Shell Solar, joint venture of Shell and St-Gobain), Germany presented their CIGS process for commercial production, which is a “Rapid Thermal Processing” of metal
alloy layer deposited on barrier coated glass substrates. Average efficiencies of 13.2% (best efficiency
of 14%) has been achieved on 30x30cm2 substrates, on 60x90cm2 substrate their best module
efficiency is 12.4%. Their modules very well survive damp heat tests of 4000h, which correspond to
~50yrs lifetime. AVANCIS has planned a 20 MW capacity plant but details will be announced in future.
The progress in the CuInS2 module developments at Sulfurcell and HMI, Berlin was described by J.
Klaer. The CuInS2 mini-modules (5x5cm2) with 7 cells developed at HMI show a best efficiency of
11%. They are optimizing a baseline process, which is used at Sulfurcell, where they have a best
efficiency of 7.8% on 1.25x0.65m2 glass substrates. They are making progress towards 5 MW
capacity plant.
V. Alberts, Univ. of Johannesburg, South Africa presented their “CISSe pilot plant line” results. They
can make deposition on maximum size of 50x30cm2 and have reached best efficiencies of 16.5% for
single cells (area: 0.47cm2) and of 11.1% for modules (area: 1048cm2). They have reactive selenisation and sulfurisation of metal alloy layer and claim to have desired composition grading in the
absorber layer for high performance cells. They have licensed the technology to establish a new
company, Johanna Solar in Germany, for production of 30 MW capacity modules on glass substrates.
The creation of a new CdTe company, ARENDI was announced by N. Romeo, Univ. of Parma.
ARENDI will do an industrial up-scaling of CdS/CdTe solar cells using an in-line close space sublimation process. Planned is a production of 15 MW/year with 0.6x1.2m2 modules and a throughput of one
module every 2 minutes.
A. Tiwari, ETH Zurich, presented an overview of the CIGS and CdTe solar cells on flexible substrates
and compared the state of the art and issues cells of polymer and metal foils as substrate. The ETH
group holds the highest efficiency records of 14.1% for CIGS and 11.4% for CdTe solar cells grown on
polymer foils. He also introduced FLISOM, the new spin-off company of ETH, which plans production
of monolithically interconnected flexible CIGS solar modules with roll-to-roll deposition process on
polymer foils.
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In the exhibition section, companies such as Wurth Solar, Odersun, Sulfurcell, First Solar, presented
their solar modules and applications. Notable was the news of 100 MW capacity plant in Germany
based on the CdTe technology by First Solar, USA. This is believed to be the largest thin film
production plant under advanced stage of construction in the world.
Materials and Device Processing
Some alternative deposition methods for the CIGS and CIS absorber layers were presented during the
conference. K. Elmer et al., HMI Berlin, use reactive magnetron sputtering to grow CuInS2 solar cells.
Their process consist of sputtering of Cu and In in a H2S and Ar (1:3) atmosphere. This method leads
to a best efficiency of 11.5% so far.
Another method, the electro-deposition of CIGS, was presented by O. Ramdani et al., IRDEP Chatou,
France (collaboration between EDF and CNRS). By using the right chemistry of solutions they could
manage to do the electro-deposition of all elements in one step. However the Ga incorporation is still a
problem, since formation of Ga2O3 occurs, and KCN etching steps are needed for removal of
excessive Cu-Se phase. Their best achieved efficiency so far is 7.3% (0.1cm2), while other electrodeposition (multi-step) processes in European groups have given efficiencies up to 11%.
S. Merdes, Tokyo Univ. of Science, prepared CuInSe2 thin films by spin coating technique. The
process steps are, first mixing of Cu and In paste, then spin coating and drying, and finally selenisation. Results of the layer properties were presented, but they have not yet developed solar cells. There
were few other publications on chemical processing of absorber layers for CIS and CIGS solar cells,
but most of the work is in early stage. People from Nanosolar and ISET companies in USA (Nanosolar
is in the news for raising $100 million funding to develop CIGS solar modules by printing of nanoparticles, while ISET has shown the proof of concept by developing 13% efficiency cells on glass by
printing of nano-particles and selenisation in dilute H2Se gas) were attending the conference but did
not present their work.
CIGS solar cells deposited on alternative (i.e. non-glass) substrates attracted this year again much
interest. F. Heinemeyer et al., ISFH Emmerthal, compared the properties of CIGS solar cells on textile
to cells on glass substrates. An important problem of textile type of substrate is the high surface
roughness caused by the weaving of the threads. Therefore they used different varnish to obtain a
planar surface. But still the roughness of the varnish creates a lot of shunts and a Voc loss of 15-80
mV. Their best efficiencies are 8.4% (0.16cm2) and 4.6% (1.0cm2).
Gremenok et al., NASB Minsk analysed the growth of CIGS on flexible metal foils. To make the
absorbers, Cu-In-Ga precursors were deposit by ion-plasma sputtering and then selenised. They
presented detailed properties of layers characterised with several method but no results on solar cell
performance.
Another group, who grew CIGS on SS-foils, was M.S. Kim et al., KAIST Daejon. They used the 3stage co-evaporation process and achieved best efficiency of 10.6% (0.45cm2). They investigated the
issues of Na incorporation and compared the properties of solar cells on soda lime glass substrates.
On Titanium foils, efficiencies up to 16.7% (0.5cm2) and 15.0% (27.1cm2) have been reached by
Kaufmann et al., HMI Berlin. Those cells are planned for space applications.
Scheuten Solar, Germany is developing a process for CuInS2 solar cells, they coat the layers on
spherical glass beads and spread them on a polymer layer. They use a reactive process for sulfurisation of Cu-In alloy layer. They have achieved 5-6 %solar cell efficiency: J. Wienke, ECN described the
application of chemical bath deposition of CdS layers for such solar cells.
Development of tandem solar cells based on TiO2-dye sensitised solar cell (DSC) as top cell and
CIGS thin film solar cell as bottom cell was presented in the novel devices and materials session.
Through a collaborative effort ETH and EPFL group achieved 15% efficiency, which is a record for
DSC solar cells.
Front and back contacts for CIGS solar cells have also attracted some interest. S. Calnan et al.,
Loughborough Univ., studied the properties of ITO deposited by a novel sputtering method that has an
attractive feature for high material utilisation of the sputtering target, while D. Brémaud et al., ETH
Zurich successfully used ITO and TiN as alternative to Mo as back contact to grow CIGS solar cells.
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On the front contact side, V. Sittinger et al., Fraunhofer IST, showed interesting results in the stability
of CIGS mini-modules with ZnO:Al films prepared by DC sputtering. The damp heat tests show a good
stability for the modules.
This year contributions from the CdTe community were rather low. Perhaps, the most important
contribution was from A. Bosio et al., Univ. of Parma, they presented a new technique for substitution
of CdCl2 treatment for the CdS/CdTe solar cells. Instead they use Freon as carrier gas to proceed the
Cl treatment. A. Tiwari, ETH Zurich presented the first bi-facial flexible CdTe solar cell with efficiency
of 10%, but without giving process details. First solar presented their CdTe module in the exhibition
section and informed their 100 MW capacity plant in Germany. This is believed to be the largest thin
film production plant under advance stage of construction in the world. Success of CdTe technology
and market acceptance indicate very good future prospects for further industrial production.
Buffer Layer Technologies
An important and often discussed subject in CIGS solar cells technology is the buffer layer and the
attempt to replace the standard CdS-layer grown by chemical bath deposition (CBD) by other
alternative (Cd-free) buffer layer deposited by many different methods.
One of the proposed alternatives is based on Zn(S,O,OH). A. Ennaoui et al., HMI Berlin, showed
results of ZnS/Zn(S,O) buffer layers grown on CuInS2 by a scalable CBD process. The performances
of those cells are comparable to the reference cells with CBD-CdS. N. Allsop et al., HMI Berlin, also
replaced the CBD-CdS by using the ILGAR method, which was already presented last year. This time
they demonstrated, that this method can be scaled up and they developed 10x10cm2 modules with
efficiency of 10.2% (47.2cm2). Another group, who produces solar modules with Zn(S,O, OH), is S.
Visbeck et al., AVANCIS, Germany. Their ZnO is deposited by CVD, which allowed them to reach a
best efficiency of 12.2% on 30x30cm2 modules. Additionally they have tried another buffer layer by
replacing CdS and i-ZnO-layers by RF sputtered (Zn,Mg)O. In that case the best efficiency was 9.1%
on 30x30cm2 modules. By optimisation of the front contact layer they found out that a lower doping of
the ZnO:Al, 0.8% instead of 2.0%, leads to a better optical transmission at same sheet resistance.
A detailed analyses of the interface chemistry between sputtered (Zn,Mg)O buffer and CIGSSe was
performed by I. Lauermann et al., HMI Berlin. Even after etching of (Zn,Mg)O buffer the presence of
Zn could still be detected, which could be explained by formation of ZnS or ZnSe at the interface. An
accumulation of Cu (after etching) was also measured near the interface.
N. Naghavi et al., EDF-CNRS-ENSCP, combined CdS and Zn(S,O,OH) by adding Zn in the chemical
bath. The result was not a Zn-Cd-S alloy, but a mixed layer of CdS and Zn(O,OH). This process,
applied on vacuum deposited CIGS (grown at ZSW), leads to efficiencies up to 14.8%, while the
reference cells with CBD-CdS reached 12.9% and 12.8%.efficiency with Zn(O,OH) buffer layer.
In-S is another material drawing considerable interest for alternative buffer layer in CIGS solar cells. S.
Spiering et al., ZSW Stuttgart, evaporated InS powder with different compositions to deposit InS on
CIGS. They found a correlation between the sulphur content in the buffer and the electrical properties
of the solar cells. They achieved a best efficiency of 14.0% (reference cells with CBD-CdS 14.6% and
with ALD-InS 14.3%) with a InS-layer thickness of 100nm (ref CBD-CdS 50nm / ALD-InS 40nm).
Another method, used by K. Ernits et al., ETH Zurich, is the deposition by ultrasonic spray pyrolysis.
With this non-vacuum technique efficiencies up to 9.5% (0.6cm2) have been reached (reference CBDCdS 12.7%).
Other Topics
J. Springer et al., ZSW Stuttgart, discussed the recycling and re-winning of In and Ga from CIGS.
They focussed on two main aspects, the manufacturing waste (old targets, particles, …) and CIGS
modules (broken one, end of life, …) and presented some recycling methods, which could have an
impact on cost savings and In issues.
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Organic and hybrid solar cells
F. Nüesch
EMPA,
Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf
Tel.: +41 (0) 44 823 4740, Fax: +41 (0) 44 823 40 12
Email: Frank.Nueesch@empa.ch
With a total of 10 oral presentations and 36 posters, unconventional organic based photovoltaic
devices were given a respectable place at the conference. Moreover, five exhibitors (Konarka, Sharp,
Heliatek, Frauenhofer ISE, ECN Petten) provided demonstrator cells and modules at their booths.
Important advances were made in dye sensitised solar cell (DSC) technology. While the best
laboratory cell efficiency of more than 11% established by the Grätzel group at EPFL (Switzerland)
was not equalled by other groups, several advances in DSC module development were presented at
the booths. The Frauenhofer ISE (Freiburg, Germany) fabricated a 1cm2 laboratory solar cell with
certified efficiency of 10.4%. They demonstrated sealed 30 cm by 30 cm modules containing 6
interconnected cells providing 0.8 A at 4.2 V. By improving the printing process, efficiencies of 5% are
targeted on modules as large as 60 cm by 100 cm. ECN (Petten, Netherlands) demonstrated certified
DSC efficiencies of 8.81% obtained on 2.5cm x 2.5 cm cells. SHARP (Japan) presented a very nice
25cm by 25 cm black DSC module with a thickness of 0.8 cm. The module consists of 43 cells
providing a maximum power of 3W, which corresponds to a remarkable power efficiency of 4.8%.
Several scientific contributions reported breakthroughs both in novel device concepts and processing
technology. The Grätzel group reported on a 15% tandem cell consisting of a DSC top cell and a
Cu(In,Ga)Se bottom cell. By stacking the two cells an efficiency of 15% is obtained, which is roughly
twice the value of each cell individually. The group also reached an efficiency of 4.2% for solid state
DSC. ECN is investigating the possibility to replace the electrolyte commonly used in DSC by a simple
gold electrode. Most of the other works reported on the fabrication of flexible solar cells using PET
(CREST, Leicester, UK) or stainless steel substrates (HUT, Helsinki, Finland).
Demonstrators of solid organic solar cells (OPV) were presented by Konarka (Lowell, USA), ECN and
the new start-up Heliatek (Dresden, Germany) that presented three different 15 cm by 15 cm cells at
their booths. These cells have modest efficiencies of 2 to 4%.
Most of the work, however, is still a pure laboratory research activity. IMEC (Leuven) is working on
polymer solar cells based on donor-acceptor bulk heterojunctions. It was demonstrated that high
boiling point solvents favour crystallinity during the deposition process and therefore enhance charge
carrier mobility without needing to anneal the polymer films. Konarka emphasized the need to develop
roll-to-roll processes in order to cut down prices. A novel low-bandgap polymer was presented that is a
co-polymer composed of fluorine, thiophene and phenylene vinylene. Best cell efficiencies using this
polymer reach 3.5%. With the best systems, OPV lifetimes of 1800 hours at 1 sun were obtained.
Konarka also presented an interesting solar cell fibre. It consists of a central polymer fibre coated with
a metal cladding. The metallic fibre is dip-coated in a mixture of donor and acceptor before being
coated with a conductive polymer. To avoid Ohmic losses, a metallic wire is then laminated to the
photovoltaic fibre. A polymer cladding eventually protects the two fibres. The CEA (Saclay) presented
a very original poster on a novel bulk-heterojunction fabrication technique. Ultra-thin polymer fibres are
grown from solution by a slow cooling process. The fibres consist of donor material and are blended in
acceptor material. The best devices reach a power efficiency of 3.5% at AM 1.5. In collaboration with
the Linz laboratory of N. Sariciftci, the group of G. Calzaferri demonstrated the use of dye loaded
zeolites in a novel concept of thin film device. The filled zeolite acts similarly to the antenna complex in
natural photosynthesis.
18/52
PV module market
A. Realini
University of Applied Sciences of Southern Switzerland SUPSI - DACD - ISAAC,
CH-6952 Canobbio-Lugano
Tel.: +41 (0) 58 666 63 55, Fax: +41 (0) 58 666 63 49
Email: antonella.realini@supsi.ch
•
About 385 exhibitors (15 from Switzerland) from 29 countries.
•
79 exhibitors (1 from Switzerland) are cell and/or PV module manufacturers.
Number of exhibitors always increasing: +41.5% with respect to the 20th EPVSEC in Barcellona (June
2005); +36.2% regarding PV cells & modules manufacturers.
Germany was the country with most exhibitors: 205 out of 390 ⇒ ~ 53%.
China was the second country with most presences: 40 Chinese exhibitors were present (10%).
PV cells & modules: manufacturers distribution (79)
41% of PV cells and modules manufacturers present at the exhibition were from Asia.
Spain
8%
Japan
6%
Taiwan
5%
Rest of Asia
3%
China
27%
USA & Canada
11%
Rest of the World
15%
Germany
25%
19/52
List of PV cell & module manufacturers
Company
Country
Link
Products
3S
Advent Solar
Aleo Solar
Asun Energy
Atersa
Axitec
Azur Solar
BP Solar
Canadian Solar
CEEG
Chaori Solar Energy
Chinalight Solar
Conergy
CSG Solar
Day4 Energy
Energetica
Energy Solutions
EniPower
EPV
ErSol
E-Ton
First Solar
FitCraft Production
Free Energy Europe
GE Energy
Gintech
www.3-s.ch
www.adventsolar.com
www.aleo-solar.de
www.asunenergy.com
www.atersa.com
www.axitecsolar.com
www.azur-solar.com
www.bpsolar.com
www.csisolar.com
www.ceeg.cn
www.super-solar.com
www.chinalightsolar.com
www.conergy.com
www.csgsolar.com
www.day4energy.com
www.energetica-pv.com
www.energysolutions.gr
www.enipower.it
www.epv.net
www.ersol.de
www.e-tonsolar.com
www.firstsolar.com
www.fitcraft.cz
www.freeenergyeurope.com
www.gepower.com/solar
www.gintech.com.tw
Modules & BIPV
Cells & modules
Modules
Modules
Modules & BIPV
Modules
Modules
Modules & BIPV
Modules
Cells
Cells & modules
Cells
Modules
Modules
Modules
Modules & BIPV
Modules & BIPV
Modules & BIPV
Modules & BIPV
Cells
Cells
Modules
Cells & modules
Modules
Modules & BIPV
Cells
www.girasolar.com
Modules
Gruposolar
Higher Way
Hope
IBC Solar
Isofoton
JingAo Solar
Khejiang Sunflower
Switzerland
USA
Germany
China
Spain
Germany
Germany
United Kingdom
Canada
China
China
China
Germany
Germany
Canada
Austria
Greece
Italy
USA
Germany
Taiwan
USA
Czech Republic
France
USA
Taiwan
The Netherlands
Spain
Taiwan
China
Germany
Spain
China
China
www.gruposolar.es
www.higherway.com.tw
www.hopeed.com
www.ibc-solar.com
www.isofoton.com
www.jasolar.com
www.sunowe.com
Konarka
USA
Modules
Cells
Modules
Modules
Modules
Cells & modules
Cells & modules
Polymer PV material
(Power Plastic®)
GiraSolar
www.konarka.com
Kyocera
Russian
Federation
Japan
Mitsubishi
Japan
Motech Solar
MSK
Ningbo Qixin Solar
Taiwan
Japan
China
www.kyocerasolar.de
http://global.mitsubishielectric.c
om/solar
www.motechind.com
www.msk.ne.jp
www.nbqxsolar.com
Odersun
Germany
www.odersun.de
Photon Energy Systems
India
www.photonsolar.com
Kvant NPP
20/52
www.npp-kvant.ru
Cells & modules
Modules
Modules
Cells
Modules & BIPV
Cells & modules
Modules & BIPV
(end of 2006)
Modules
Company
Country
Link
Products
Photovoltech
Photowatt
Prima Technologies
Q.Cells
Sanyo
Scheuten Solar
Schott Solar
SF-PV
Belgium
France
China
Germany
Japan
Germany
Germany
China
www.photovoltech.be
www.photowatt.com
www.primatech.net.cn
www.q-cells.com
www.sanyo-component.com
www.scheutensolar.com
www.schott.com/solar
www.sf-pv.com
Shanshan Ulica
China
www.ulsolar.com.cn
Sharp
Siliken
www.sharp-world.com/solar
www.siliken.com
Solara
Japan
Spain
Spain
Russian Fed.
Germany
Cells & modules
Modules
Modules
Cells
HIT modules
Modules & BIPV
Modules & BIPV
Cells & modules
Cells, modules &
BIPV
Modules & BIPV
Modules
Solarfun
China
www.solarfun.com.cn
Solaria
Solartec
Solartron
Solarwatt
Solarworld
Solea
Solland
Solon
Soltech Corp.
Sun Earth
(by SiG Solar)
Sun Tech
SunPower
Sunrise Solartech
Sunset
Suntech
Topsola
Trina Solar
Uni-Solar
Würth Solar
Wuxi Shangpin Solar
Yingli Solar
Yunnan Tianda
Spain
Czech Republic
Thailand
Germany
Germany
Germany
Germany
Germany
China
www.solariaenergia.com
www.solartec.cz
www.solartron.co.th
www.solarwatt.de
www.solarworld.de
www.soleasolar.de
www.sollandsolar.com
www.solonag.com
www.soltechpv.com
Modules
Cells, modules &
BIPV
Modules
Cells & modules
Modules
Modules & BIPV
Cells & modules
Modules
Cells
Modules & BIPV
Modules & BIPV
Germany
www.sigsolar.de
Modules
China
USA
China
Germany
China
China
China
USA
Germany
China
China
China
www.solarsuntech.com
www.sunpowercorp.com
www.srsolartech.com
www.sunset-solar.com
www.suntech-power.com
www.topsola.com
www.trinasolar.com
www.uni-solar.com
www.wuerth-solar.com
www.wxsunpower.com
www.yinglisolar.com
www.ynsolar.cn
Modules
Cells & modules
Modules & BIPV
Modules
Modules
Cells & modules
Modules
Modules
Modules & BIPV
Modules & BIPV
Cells & modules
Cells & modules
Solar Wind Europe
www.solar-windeurope.com
www.solara.de
Cells, modules &
BIPV
21/52
News from modules manufacturers:
•
In the first half of 2006, CSG Solar started the mass production of CSG modules. For this
technology silicon is not required in the form of silicon wafers but comes from silane gas. A
very thin layer of silicon, less than two microns thick, is deposited directly onto the textured
surface of a glass sheet that traps light in the thin silicon.
•
Day 4 Energy exhibited its new special module with Day4™ Electrode high efficiency cell
interconnection technology. This company has developed an electrode to replace the bus bars
on the front side of solar cells. Modified cells are needed: they must not have neither bus bars
nor aluminium/silver pads on the back side; as no space is needed for the pads, the Back Surface Field (BSF) covers the whole surface. The electrodes are made of copper coated in a
low-melting metal alloy and embedded in a sandwich of adhesive foil and polymeric film. The
copper strings are connected to the bus bars and placed NEXT to the cell. With this new electrode, cell efficiency could be improved by 0.7 to 0.8%.
•
In an oral presentation Kaneka showed the Hybrid Plus micro-amorphous modules. This
technology consists of a transparent interlayer between a-Si (top cell) and µc-Si (bottom cell).
•
Within one or two years Konarka should offer products with a cost of about 10-20$/m² with a
7-year lifetime.
•
Kyocera showed its new cell design. By adopting three-bus electrode circuitry in combination
with its “d.Blue” solar cell technology (a process of texturing the surface of the solar cells to
reduce reflection), Kyocera has increased the power output of its solar modules by as much
as seven percent without affecting the physical size of the modules.
•
Odersun AG will start commercial production of thin-film modules at the end of 2006. It will
propose standard modules (up to 150 W) and customised lightweight flexible modules. It is
also developing innovative solar applications in the BIPV.
•
Sanyo exposed the HIP-210DNE module (210 W), with HIP double-face solar cells. It also
proposes modules (HIP215NHE) with very high-efficiency solar cells (19.3%), and large output
modules (HIP280NJE, 280 W).
•
The new micro-amorphous module manufactured by Sharp is especially attractive for use on
roofs and facades. It is available both in semi-transparent and opaque version (respectively
33W and 45W). The Lumiwall 35W opaque version is equipped with LEDs on the back side
and is ideal for special applications like bus shelters.
•
Solara now also offers CIS modules: SM260CIS (50 W).
•
Solarwatt presented the new NOBOXX® junction box, the QUICKSTAXX® module packing
system and a new module for façade. The NOBOXX® (www.noboxx.de) represents a good interface between module and PV plant, and its constructive and thermic concept meets the requirements of new high-performance cell generation. QUICKSTAXX® are packing corners for
solar modules which allow an almost fully automated packing process at the end of module
production.
•
Solland will produce unique Back-contact Solar Cells (technology developed by ECN) with
spiderweb design. These cells are divided into small units to optimize the current flow to the
cell’s back and additionally reduces the front metallization coverage. With a simplified contact
scheme for interconnection on only the cell’s back, this cell type is specifically suitable for larger and thinner cell application.
•
The large number of Chinese exhibitors generally purposed standard c-Si modules.
22/52
Neues auf dem Gebiet der Wechselrichter
L. Borgna, H. Häberlin
Berner Fachhochschule - Hochschule für Technik und Informatik HTI
Jlcoweg 1, CH-3400 Burgdorf
Tel.: +41 (0) 34 426 68 53, Fax: +41 (0) 34 426 68 13
Email: heinrich.haeberlin@bfh.ch, http://www.pvtest.ch
1. Netzverbund-Wechselrichter
1.1 Allgemeine Neuheiten
•
Wegen den neuen IEC-Vorschriften, welche einen DC-Schalter mit Lastschaltvermögen zwischen
Netzwechselrichtern (NWR) und Solarfeld verlangen, haben viele NWR-Hersteller einen DCSchalter im NWR eingebaut oder bieten eine entsprechende externe Zusatzbox mit integriertem
Schalter an.
•
Einige Hersteller bieten neu Wechselrichter mit zwei optionalen Anschlüsse für die Temperaturund die Einstrahlungsmessung an. Mit Hilfe dieser zwei Messwerte und der eingespeisten Energie ist mit Hilfe der laufenden normierten Darstellung von Energieertrag und Leistung eine genaue Überwachung des Anlagebetriebs und eine laufende Bestimmung der Performance Ratio
(PR) der Anlage möglich (siehe www.pvtest.ch > Publikationen, [37]). Damit kann eine Fehlfunktion der Anlage sofort entdeckt und übermittelt werden.
•
Viele Hersteller bieten eine Software für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung des
NWRs an.
•
Einige Hersteller bieten eine ferngesteuerte Überwachung und Steuerung der Anlage an. Die
Kommunikation läuft via Modem oder gar per Internet und erlaubt eine frühzeitige Erkennung von
auftretenden Betriebsstörungen.
•
Nach dem schneereichen Winter 2005/2006 haben einige Hersteller Prototypen zur Schneebefreiung von Solarmodulen entwickelt (mit einem bidirektionalen NWR oder einem Zusatzgerät,
welches die Module als Heizelement benützten). Diese Funktion sollte nur bei Sonderfällen angewendet werden. Bei der Beheizung wird ein Wasserfilm zwischen Modul und Schnee gebildet
so dass der Schnee von den Modulen abrutscht. (Funktioniert nur bei genügend grossem Anstellwinkel der Module).
•
Die meisten Hersteller bieten eine 5-jährige, 6-jährige und auf Wunsch gegen Aufpreis sogar eine
10-jährige Garantie an.
•
Wie schon in den vergangenen Jahren ist in den Datenblättern mancher Firmen die Erkennung
des NWR-Typs keine triviale Sache. Bei manchen galvanisch getrennten NWR ist die Unterscheidung zwischen HF- oder NF-Trafo nur durch die Quotientenbildung zwischen Leistung und
Gewicht möglich. Eine kurze zusätzliche Angabe beim NWR-Typ wie TL (trafolos), NF (NFTransformator) und HF (hochfrequenter Transformator) wäre wirklich nützlich.
•
Der Trend des steigenden Wirkungsgrades hat sich bei den führenden Herstellern fortgesetzt.
Der von der Firma SMA angekündigte Spitzenwirkungsgrad von 98% wird heute mit der SMC
X000TL-Serie tatsächlich erreicht.
•
Der Anteil an chinesischen und taiwanesischen NWR ist dieses Jahr noch gestiegen. Allerdings
ist zu verzeichnen, dass diese Geräte im Moment noch einen niedrigen Wirkungsgrad und oft
hohe bis sehr hohe EMV-Störungen (vor allem auf der DC-Seite) aufweisen.
23/52
1.2 Schweizer Firmen
•
ASP bringt zum ersten Mal einen trafolosen NWR (Typ SATIS gr 40/750) mit einer DC-Leistung
von 4 kW auf dem Markt. Mit der Vorstellung dieses NWR wird auch das neue Design vorgestellt,
dass trotz schönem Aussehen unauffällig wirkt. Zur Überwachung der Anlage hat die Firma ASP
ein neuartiges System entwickelt: SIMA (Safety Inverter Monitoring Application). SIMA stützt auf
Satellitendaten, welche die Sonneneinstrahlung und Temperatur am Standort der Anlage geben.
Eine gegenüber der theoretischen Energieproduktion aus Einstrahlung und Temperaturwerten zu
geringe Energieproduktion löst ein E-Mail oder SMS aus, welches den Anlagebetreiber über die
Minderproduktion informiert und gleichzeitig wahrscheinliche Gründe für das Fehlverhalten nennt.
•
Sputnik verfügt schon seit ein paar Jahren über eine grosse Auswahl von NWR welche den
Leistungsbereich von 1.8kW bis 300kW abdecken. Die Firma hat in diesem Jahr keinen neuen
NWR vorgestellt. Neulich hat sie einen Anschlusskasten (MaxConnect) für Zentralwechselrichter,
ein grosses Display (MaxDisplay) und eine Kommunikationsplattform (MaxComm Basic) vorgestellt. Mit dem MaxConnect werden die Probleme der Zusammenschaltung einzelner Strings bei
hohen Gleichspannungen gelöst. Das MaxDisplay ermöglicht eine schnelle Kontrolle der Betriebszustände und MaxComm Basic dient als Schnittstelle zwischen Solaranlage und Aussenwelt.
MaxComm Basic ermöglicht die Überwachung und Steuerung der angeschlossenen Geräte.
1.3 Ausländische Firmen
•
Conergy (D) hat den MPP-Eingangsspannungsbereich der Stringwechselrichter von 220V bis
750V erweitert und den Wirkungsgrad auf 96.7% erhöht. Mit Hilfe eines Licht- und Temperaturfühlers können die WR den theoretischen Ertrag bestimmen und mit dem gemessenen Resultat
vergleichen. Dank einem sehr grossen Touchscreen können alle gemessenen Daten sowohl
numerisch als auch grafisch dargestellt werden.
Zudem verfügt Conergy über 6 Zentralwechserichtertypen mit welchen der Leistungsbereich von
40kW bis 280kW abgedeckt wird. Mit dem separaten Anschlusskasten SmartConnect können bis
zu 8 Strings angeschlossen und überwacht werden.
•
DIEHLControls (International) ist Entwickler und Hersteller der PLATINUM Wechselrichter
Familie und hat dieses Jahr 3 neue Trafo-NWR vorgestellt. Trotz NF-Transformator bieten die
NWR einen hohen Umwandlungswirkungsgrad von 95.1% (Typ 2100S mit einer AC-Leistung von
1.7kW) bis 95.6% (Typ 4600S mit einer AC-Leistung von 3.8kW). Das Zusatzgerät PLATINUM
WEBMASTER ermöglicht die Überwachung der Photovoltaikanlage per Internet und sendet per
SMS oder E-Mail sämtliche Fehlerbenachrichtigungen und Ertragsberichte dem Anlagebesitzer.
•
Fronius (A) hat für 2007 einen neuen Hochfrequenztrafo-NWR mit folgenden Eigenschaften
angekündigt: MPP-Spannungsbereich von 230V bis 500V, 96% Wirkungsgrad, modularer Aufbau
mit bis zu 3 Leistungsteilen (ein Anschlusskasten ermöglicht einen schnellen Service vor Ort),
integrierter DC-Trenner, robustes, wasserfestes Metallgehäuse. Die Leistungsklassen je nach
Anzahl Phasen sind 4kW, 8kW und 12kW.
•
Ingecon Sun (E) hat mit 3 neuen drei-Phasen NWR die Leistungslücke von 10kW bis 25kW
gefüllt. Wie auch andere NWR-Hersteller können diese die Einstrahlung, die Temperatur und
zusätzlich die Windgeschwindigkeit messen. Durch eine RS-485 Schnittstelle können mehrere
NWR zusammen an einem GSM-Modem angeschlossen werden, welches die Steuerung und die
Überwachung mittels eines PCs ermöglicht.
•
KACO (D) hat alle Geräte der Powador-Serie mit neuem Design ausgerüstet und bietet auch
zwei neue Zentralwechselrichter mit integriertem Trennschalter (Powador 30000xi „trafolos“ und
Powador 100k „trafo“). Die Trafogeräte verfügen meist über eine ENS, die trafolosen dagegen
Geräte über eine redundante 3-Phasen-Überwachung gemäss neuer VDE 01126-1-1. Speziell für
den Zentralwechselrichter Powador 30000xi bietet KACO einen Generatoranschlusskasten (GAK
30000xi) mit integriertem Lasttrennschalter und Strangsammler.
Beim neuen 100kW-NWR Powador 100k wurden alle grossen Elektrolyt-Kondensatoren durch
Folienkondensatoren ersetzt was zu eine Vervierfachung der Lebensdauer führt.
Die NWR mit der erweiterten Bezeichnung (Powador-reverse) ermögliche eine Rückspeisung zu
den Modulen, mit welcher bei Sonderbedingungen der Schneeabrutsch beschleunigt werden
kann. Die Reverse-Option ist noch in der Testphase und es werden keine Angaben über Anwendungsbeding-ungen und zu erwartendem Nutzen angegeben.
24/52
•
KYOCERA (JP) hat keine neuen NWR auf den Markt gebracht und hat nur die NWR mit einer
neuen redundanten Software für die Netzstörungserkennung erweitert.
•
MITSUBISHI (JP) stellt 2 neue NWR vor (PV-PNS04ATL-GER von 3500Wac und PVPNS06ATL-GER von 5000Wac) mit einem sehr hohen Umwandlungswirkungsgrad (Spitzenwert
96.2% und Europäisch 95.4%) und MPPT-Wirkungsgrad (99.7%). Durch optimale Kühlung, leistungsreduzierte Auslegung der Komponenten und gezielte Wahl der Kondensatortypen garantiert
Mitsubishi eine hohe Betriebszuverlässigkeit. Der sehr grosse DC-Spannungsbereich (160VMPPmin
bis 650VMPPmax) ermöglicht eine vielfältige und einfache Auslegung der PV-Anlage (Solarmodule).
•
POWERSTOCC (D) stellt 6 neue NWR vor (PS1200, 825Wac; PS2000, 1650wac; PS3000,
2750Wac; Ps4000, 3300Wac; PS5000, 4000Wac und PS6000, 4600Wac). Alle NWR bestehen
aus einem DC/AC-Wandler und drei DC/DC-Wandlern mit eigenem MPP-Tracker. Das gewährt
einen optimalen Ertrag, auch wenn an die NWR Strings mit verschiedenen Parametern angeschlossen sind. Der integrierte DC-Freischalter garantiert eine maximale Sicherheit und spart
erhebliche Installationskosten. Durch eine RS485 Schnittstelle können mehrere NWR zusammen
an einem Datenloggersystem (DataStocc) angeschlossen werden, welches durch ein Modem die
Steuerung und Überwachung mittels eines PCs ermöglicht. Das Datenloggersystem (DataStocc)
kann die Bestrahlungsstärke, die Modultemperatur und die Umgebungstemperatur messen. Aus
diesen Daten und der vorgegebenen STC-Stringleistung kann das Logger-System eine Kontrolle
des korrekten Betriebs der PV-Anlage durchführen.
•
AEG Power Supply System (D) stellt 3 neue dreiphasige Trafowechselrichter der Familie
PROTECT-PV (PV30, 30kWac; PV100, 100kWac und PV250, 250kWac) vor. Die NWR weisen
einen DC-seitigen Spannungsbereich von 250V bis 750V, einen Wirkungsgrad grösser 95% im
Bereich 15% bis 100% Nennleistung und eine Netzüberwachung gemäss DIN 0126-1-1 auf.
•
Siemens (D) baut die trafolose SITOP Solar Familie weiter aus und unterteilt sie in IP21 Master,
IP21 Slave und IP54. Die IP54-Serie ist für den Ausseneinsatz gedacht und deckt den ACLeistungsbereich von 3kW bis 4.6kW, bietet aber nicht den Master-Slave-Modus an. Die IP21
Master-Serie deckt den AC-Leistungsbereich von 1.1kW bis 2.3kW und kann mit einem beliebigen Slave kombiniert werden. Das ermöglicht eine völlig flexible und damit effiziente Anpassung
an die Solaranlage bis 4.6kW. Je nach Land kann die zulässige Netzüberwachung gewählt und
parametrisiert werden. Alle Master NWR haben einen internen Logger, welcher die Daten der
letzten 28 Tage speichern kann. Durch eine RS232 Schnittstelle können bis zu 10 NWR an einem PC oder MODEM angeschlossen werden. Mit der Software (SITOP solar Tasktimer) können
sämtliche Daten visualisiert und kontrolliert werden. Bei entsprechend häufigem Auftreten einer
Unregelmässigkeit wird eine Fehlermeldung per E-Mail, Fax oder SMS versendet.
•
SMA (D) hat Ihren NWR-Park noch mehr erweitert und die meist schon vorhandenen NWR mit
einer Schaltung erweitert, welche eine lichtbogenfreie Trennung der Solarmodule ermöglicht
(GRID GUARD: Automatic Disconnection Unit). Mit dem aktuellen NWR-Park kann SMA den
Leistungsbereich von 460W bis 1MW abdecken. Sämtliche NWR verfügen über eine oder mehrere Schnittstellen (RS232, RS485, USB, Powerline, Ethernet und Wireless). Mit der gelieferten
PC-Software (Sunny Data Control), einem Datalogger (Sunny Boy Control) oder Webserver (Sunny WebBox) welche die Temperatur, die Einstrahlung und die Windgeschwindigkeit zusätzlich
messen, ist eine vollständig ferngesteuerte Überwachung und Steuerung der Anlage möglich. Die
SMC X000TL Serie ist mit einem patentierten DC/AC-Wandler (H5 Bridge) ausgerüstet und
weisst einen Spitzenwirkungsgrad von 98% auf. Allerdings ist der MPPT-Spannungsbereich
ziemlich begrenzt und erschwert die Auslegung der PV-Anlage.
•
SOLUTRONIC (D) bietet vier Stringwechselrichter (Solplus- 25, 35, 50, 55) an, die den Leistungsbereich von 2.5kWac bis 5.5kWac abdecken, und zwei dreiphasige Zentralwechselrichter
(Solplus200 mit 20kWac und Soloplus 300 mit 30kwac) an. Laut Datenblättern weisen alle NWR
hervorragende Wirkungsgrade von 96.5% bis 97.4% und einen grossen MPP-Spannungsbereich
von 330V bis 750V für die Stringwechselrichter und 200V bis 700V für die Zentralwechselrichter
auf. Die Stringwechselrichter sind sowohl als IP21- und IP56 Gehäuse verfügbar. Im MasterSlave-Betrieb können bis zu 30 Slave-NWR zusammengeschaltet werden und der Master kann
mittels eines Energieertragvergleichs zwischen den Slave-NWR eine Betriebsstörung erkennen.
Dank den eingebauten Messanschlüssen für Meteodaten ist eine zusätzliche Erkennung einer
Betriebstörung durch den Vergleich zwischen dem gemessenen- und theoretischen Tagesertrag
25/52
möglich. Mit dem Zusatzgerät De-Icing-Box wird eine Rückspeisung auf die Module ermöglicht.
Damit soll das Abrutschen von Schnee beschleunigt werden (siehe auch bei KACO). Alle Geräte
verfügen über die notwendigen Anschlüsse für die Fernüberwachung. Die zugehörige Software
wird mitgeliefert.
•
SUNGROW (China) bietet vier Stringwechselrichter (einen trafolosen WR von 1.5kW SG1.5KTL,
und drei Trafo-NWR SG3K, SG5K und SG6K mit der zugeordneten Leistungen von 3kW, 5kW
und 6kW) und 2 dreiphasige Zentralwechselrichter von 30kW und 100kW an. Alle String-NWR
und der 30kW Zentral-NWR weisen einen relativ schwachen Wirkungsgrad von nur 94% auf,
während der 100kW NWR auf 96% kommt. Alle Geräte verfügen über die RS-485 Schnittstelle
und ab dem 5kW Gerät auch über einen Ethernetanschluss.
•
SUNVILLE (TW) Verfügt über vier trafolose NWR (Sunville- 1500, 2000, 2800 und 4000 mit den
zugeordneten Leistungen 1.5kW, 2kW, 3kW und 4kW) und einen Multistring NWR (Sunville 6000
mit einer Leistung von 4.6kW) mit drei MPP-Trackern. Alle NWR weisen einen guten Spitzenwirkungsgrad von mehr als 96% auf und können mittels dem Sunville EZ Logger an einen PC, ein
Modem oder einem Ethernetanschluss für die Fernsteuerung angeschlossen werden. Der Sunville EZ Logger verfügt über einen Anschluss zur Messung der Meteodaten. Durch einen Vergleich
zwischen gemessenem und theoretischem Energieertrag wird eine Betriebsstörung erkannt und
mittels SMS, FAX oder E-Mail weitergeleitet.
•
SYSGRATION (TW) Verfügt über einen einzigen NWR für den europäischen Markt. Der NWR ist
trafolos, hat eine AC-Leistung von 4kW, einen MPPT-Bereich von 150V bis 500V, einen Wirkungsgrad von 94% und hat ein IP65 Gehäuse. Eine RS232 Schnittstelle ermöglicht die Überwachung der Anlage mittels PC.
•
TENESOL (D) hat dieses Jahr zwei neue, mit Hochfrequenz Transformator galvanisch isolierte
NWR auf dem Markt gebracht und deckt nun einen Leistungsbereich von 2.1kW bis 5.4kW ab.
Die Geräte verfügen über eine integrierte Kommunikationsschnittstelle und können in Zusammenhang mit dem Datalogger ENERGRID DATA auf einer Webseite überwacht werden. Der
Spitzenwirkungsgrad wird grösser 96% angegeben und ist in einem IP65-Gehäuse eingebaut.
•
XANTREX (CA) hat dieses Jahr vier neue Trafo-NWR auf den Mark gebracht und deckt damit
zwei Leistungsbereiche von 2.3kW bis 3.3kW (String-NWR) und 100kW bis 500kW (ZentralNWR) ab.
1.4 Auswahl von aktuell erhältlichen Wechselrichtern für netzgekoppelte PV-Anlagen
(neue Gerätetypen: fett)
Hersteller /
Land
Bezeichnung
AEG Power
PROTECT-PV30
Supply System PROTECT-PV100
PROTECT-PV250
ASP (CH)
TCG2500/6
TCG4000/6
TCS1500
Satis gr 40/750
Atersa (E)
CILCO-3000
CICLO-6000
Exendis (NL)
Gridfit 1900
Gridfit 2200
Gridfit 2500
DIEHLControls PLATINUM 2100S
PLATINUM 3100S
PLATINUM 4600S
26/52
Spezielles
Leistung
UDC –Fenster
(MPPT)
Trafo
Trafo
Trafo
Trafo
Trafo
Trafo
trafolos
trafolos?
trafolos?
HF-Trafo
HF-Trafo
HF-Trafo
Trafo
Trafo
Trafo
30kWAC
100kWAC
250kWAC
2250WAC
3500WAC
1350WAC
3800WAC
2750WAC
4600WAC
1900WAC
2200WAC
2500WAC
1700WAC
2500WAC
3800WAC
250V – 750V
250V – 750V
250V – 750V
82V – 120V
82V – 120V
75V – 225V
360V – 650V
250V – 550V
250V – 550V
180V – 350V
200V – 350V
150V – 350V
200V – 500V
300V – 750V
300V – 750V
Hersteller /
Land
Bezeichnung
Fronius (A)
IG 15
IG 20
IG 30
IG 40
IG 60HV
IG 300
IG 390
IG 400
IG 500
Sun 2.5
Sun 3.3
Sun 5
Sun 2.5 TL
Sun 3.3 TL
Sun 5 TL
Sun 10LV
Sun 20
Sun 25
Sun 80
Sun 100
PVI 1501xi
Ingecon Sun
(E)
KACO (D)
Magnetek
(USA)
Mastervolt
(NL)
Mitsubishi (J)
Powerstocc
(D)
Leistung
UDC –Fenster
(MPPT)
PVI 3501xi
PVI 3501xi
Powador 2500xi
Kyocera (JP)
Spezielles
Powador 3500xi
Powador 4000xi
Powador 4500xi
Powador 5000xi
Powador 30000xi
Powador 100k
KC1.8i
KC3.6i
KC5.4i
PVI-2000OUTD
PVI-3600OUTD
Sunmaster QS 1200
Sunmaster QS 2000
Sunmaster QS 3200
Sunm. QS 3200MAX-I
Sunmaster QS 6400
Sunm. QS 6400MAX-I
PV-PNS04ATL-GER
PV-PNS06ATL-GER
PS 1200
PS 2000
PS 3000
PS 4000
PS 5000
HF-Trafo
HF-Trafo
HF-Trafo
HF-Trafo
HF-Trafo
HF-Trafo
HF-Trafo
HF-Trafo
HF-Trafo
Trafo-WR
Trafo-WR
Trafo-WR
trafolos
trafolos
trafolos
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
galv. getrennt (HF)
BiSi (statt ENS)
(wie 1501i)
(wie 1501i)
trafolos,
3-Ph. Überwachung
(wie 2500xi)
(wie 2500xi)
(wie 2500xi)
(wie 2500xi)
trafolos, η=95.5%
3-ph mit Trafo
mit Trafo + ENS
mit Trafo + ENS
mit Trafo + ENS
trafolos, mit ENS
trafolos, mit ENS
String , HF-Trafo
String, HF-Trafo
Multi-String (2), HF
String, trafolos
String, trafolos
String, HF-trafo
String, HF-trafo
String, HF-trafo
String, HF-trafo
String, HF-trafo
1300WAC
1800WAC
2500WAC
3500WAC
4600WAC
24kWAC
29.9kWAC
32kWAC
40kWAC
2500WAC
3300WAC
5000WAC
2200WAC
2200WAC
2200WAC
9.9 kWAC
20 kWAC
25 kWAC
80kWAC
100kWAC
1500WAC
150V -- 400V
150V -- 400V
150V -- 400V
150V -- 400V
150V -- 400V
210V -- 420V
210V -- 420V
210V – 420V
210V – 420V
125V – 450V
125V – 450V
125V – 450V
125V – 400V
125V – 400V
125V – 400V
330V – 750V
405V – 750V
405V – 750V
450V – 750V
450V – 750V
125V – 400V
3300WAC
4600WAC
2600WAC
125V – 400V
125V – 400V
350V – 600V
3450WAC
4400WAC
4600WAC
5500WAC
29.9kWAC
100kWAC
1650WAC
3300WAC
4600WAC
2000WAC
3600WAC
900WAC
1600WAC
2600WAC
2600WAC
5200WAC
5200WAC
3000WAC
4600WAC
825WAC
1650WAC
2750WAC
3300WAC
4000WAC
350V – 600V
350V – 600V
350V – 600V
350V – 600V
350V – 600V
?
100V – 350V
100V – 350V
100V – 350V
90V – 580V
90V – 580V
100V – 380V
100V – 380V
100V – 380V
70V – 260V
100V – 380V
70V – 260V
160V – 750V
160V – 750V
100V – 350V
100V – 350V
100V – 350V
100V – 350V
100V – 350V
27/52
Hersteller /
Land
SIEMENS
Bezeichnung
PS 6000
SITOP solar 1100
SITOP solar 1500
SITOP solar 2300
SMA (D)
28/52
Leistung
UDC –Fenster
(MPPT)
SITOP solar 2000
Sputnik (CH)
Spezielles
SINVERT Solar 30
SINVERT Solar 60
SINVERT Solar 100
SINVERT Solar 200
SINVERT Solar 300
SINVERT Solar 400
Solarmax 2000C
Solarmax 3000C
Solarmax 4000C
Convert 6000C
Solarmax 20C
Solarmax 25C
Solarmax 30C
Solarmax 35C
Solarmax 50C
Solarmax 80C
Solarmax 100C
Solarmax 300C
SB 700
SB 700
SB 700
SB 1100
SB 1100LV
SB 1700
SB 2100TL
SB 2500
SB 2800i
SB 3000
SB3300
SB 3300TL HC
SB3800
SB 4200TL HC
SB 5000TL HC
SMC 5000A
SMC 6000A
SMC 6000TL
SMC 7000TL
SMC 8000TL
SC60
SC90
SC100
SC500Outdoor
String, HF-trafo
String, trafolos
String, trafolos,
Master - Slave
String, trafolos,
Master - Slave
String, trafolos,
Master - Slave
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo η=96%
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
4600WAC
1100WAC
1500WAC
100V – 350V
200V – 630V
200V – 630V
2000WAC
200V – 630V
2300WAC
200V – 630V
30kWAC
60kWAC
100kWAC
200kWAC
300kWAC
400kWAC
450V – 780V
450V – 780V
450V – 700V
450V – 780V
450V – 780V
450V – 780V
trafolos
trafolos
trafolos
trafolos
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
String-WR, Trafo
String-WR, Trafo
String-WR, Trafo
String-WR, Trafo
String-WR, Trafo
String-WR, Trafo
trafolos, 2 String
Multi-String, Trafo
Multi-String, Trafo
Multi-String, Trafo
NF-Trafo
trafolos, 2 String
NF-Trafo
trafolos, 2 Strings
trafolos, 2 Strings
String-WR Trafo
String-WR Trafo
trafolos, 4 Str. η=98%
1/3 3-Phasen-WR
1/3 3-Phasen-WR
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
1800WAC
2500WAC
3800WAC
4600WAC
20kWAC
25kWAC
29.95kWAC(!)
35kWAC
50kWAC
80kWAC
100kWAC
300kWAC
460WAC
600WAC
700WAC
1000WAC
1000WAC
1550WAC
1950WAC
2300WAC
2600WAC
2750WAC
3300WAC
3000WAC
3800WAC
4000WAC
4600WAC
5000WAC
6000WAC
6000WAC
7000WAC
8000WAC
60kWAC
90kWAC
100kWAC
100kWAC
90V – 560V
90V – 560V
400V – 850V
90V – 560V
450V – 800V
450V – 800V
450V – 800V
450V – 800V
480V – 800V
480V – 800V
480V – 800V
480V – 800V
73V – 150V
96V – 200V
119V – 250V
139V – 400V
21V – 60V
139V – 400V
125V – 600V
224V – 600V
125V – 600V
268V – 600V
200V – 500V
125V – 750V
200V – 500V
125V – 750V
125V – 750V
250V – 600V
450V – 800V
335V – 500V
335V – 500V
335V – 500V
450V – 800V
450V – 800V
450V – 820V
450V – 820V
Hersteller /
Land
Bezeichnung
SUNGROW
(China)
Sunville (TW)
Sunways (D)
Solarstoc (D)
Sysgration
(TW)
Xantrex (CA)
Leistung
UDC –Fenster
(MPPT)
SC125LV
SC150
SC200
SC250
SC250HE
SC350
SC350HE
SC500HE
SC500MV
SC700MV
SC1000MV
SOLPLUS (D)
Spezielles
SOLPLUS 25
SOLPLUS 35
SOLPLUS 50
SOLPLUS 55
SOLPLUS 200
SOLPLUS 300
SG1.5KTL
SG3k
SG5k
SG6k
SG30k
SG100k
Sunville 1500
Sunville 2000
Sunville 2800
Sunville 4000
Sunville 4000A
Sunville 6000
Sunville 10000
NT2600
NT4000
NT5000
NT6000
NT10000
PS 1200
PS2000
PS 3000
PS 4000
PS 5000
PS 6000
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph mit Trafo
3-ph, Trafo η=97.5%
3-ph, Trafo η=96%
3-ph, Trafo η=96%
String, TL, η=97.2%
String, TL
Trafo
Trafo
Trafo
Trafo
Trafo, η=96%
String, TL, η=96%
String, TL, η=96%
String, TL, η=96%
String, TL, η=96%
String, TL, IP65
String, TL, η=96%
String, TL, η=97%
trafolos, 3ph, η=97%
trafolos, 3ph η=96.4%
galv. getrennt (HF)
galv. getrennt (HF)
galv. getrennt (HF)
galv. getrennt (HF)
galv. getrennt (HF)
galv. getrennt (HF)
125kWAC
150kWAC
200kWAC
250kWAC
250kWAC
350kWAC
350kWAC
500kWAC
500kWAC
700kWAC
1000kWAC
2500WAC
3500WAC
4600WAC
5500WAC
20kWAC
20kWAC
1500WAC
3000WAC
5000WAC
6000WAC
30kWAC
100kWAC
1500WAC
2000WAC
2800WAC
4000WAC
4000WAC
4600WAC
100kWAC
2200WAC
3300WAC
4000WAC
4600WAC
10’000WAC
825WAC
1650WAC
2750WAC
3300WAC
4000WAC
4600WAC
Soleil 4000-230
String, TL, IP65
4000WAC
300V – 600V
450V – 820V
450V – 820V
450V – 820V
450V – 820V
450V – 820V
450V – 820V
450V – 820V
450V – 820V
450V – 820V
450V – 820V
330V – 750V
330V – 750V
330V – 750V
330V – 750V
200V – 700V
200V – 700V
150V – 450V
200V – 450V
200V – 780V
300V – 780V
200V – 450V
450V – 800V
150V – 450V
150V – 450V
150V – 450V
150V – 450V
150V – 450V
125V – 700V
300V – 800V
350V – 850V
350V – 850V
350V – 850V
350V – 850V
350V – 750V
100V – 350V
100V – 350V
100V – 350V
100V – 350V
100V – 350V
100V – 350V
(auch HVVersionen mit
200V – 500V
lieferbar)
150V – 550V
GT2.5DE
GT2.8SP
GT3.0E
String, Trafo
Uac (184V – 264.5V)
String, Trafo
2300WAC
2500WAC
3000WAC
195V – 550V
195V – 550V
330V – 600V
29/52
Hersteller /
Land
Bezeichnung
Leistung
UDC –Fenster
(MPPT)
GT3.8DE
GT3.8SP
GT100E
GT250E
GT500E
2.
Spezielles
String, Trafo
Uac (184V – 264.5V)
Trafo, 3ph, η=95.5%
Trafo, 3ph, η=96%
Trafo, 3ph, η=97.2%
3500WAC
3300WAC
100kWAC
250kWAC
500kWAC
195V – 550V
195V – 550V
300V – 600V
450V – 800V
450V – 800V
Insel-Wechselrichter
2.1 Allgemeine Neuheiten
Auch dieses Jahr, wie schon in Paris und Barcelona, waren im Allgemeinen die Inselwechselrichter
(IWR) schwach vertreten. Eine Ausnahme stellten die schweizerischen Firmen ASP und STUDER und
die deutsche SMA dar, welche eine ganze Reihe von gewöhnlichen und Multifunktions-IWR vorgestellt
haben. Es gibt mehrere Varianten von Multifunktions-IWR, die einfachsten enthalten ein oder mehrere
Laderegler, welche das Akkuladen von Solarmodulen, Netz, Windgeneratoren und sogar Dieselgeneratoren (mittels eines Hilfskontakts angelassen) ermöglichen. Andere können parallel zu einem
schwachen Netz angeschlossen werden und haben eine Stabilisierungsfunktion. Zum Beispiel
ermöglicht ein solcher IWR von 5kW parallel zu einer Wasserturbine von 500W eine (je nach
Akkugrösse) kurzzeitige, zehnfache Überlastung. Die Kompliziertesten enthalten mehrere Ladereglertypen, haben einen oder mehrere Hilfskontakte zur Anlassung verschiedener Generatorarten und
können als Langzeit-USV verwendet werden. Solche IWR werden als Hybrid Inverter bezeichnet.
Es werden auch Kombinationen für PV-Anlagen für Netz- und Inselbetrieb angeboten (z.B. SOLSAFE
von Studer), die normalerweise ihre überschüssige Energie ins Netz einspeisen, bei Netzausfall aber
in der Lage sind, für bestimmte Verbraucher einen Inselbetrieb aufrecht zu erhalten.
2.2 Schweizer Firmen
•
ASP verfügt über mehrere IWR-Modelle von verschiedener Leistung. Allerdings stellte ASP in
diesem Jahr nur ein neues Gerät vor. Es handelt sich um einen dreiphasigen IWR mit einer Batteriespannung von 48V und einer Leistung von 10.5kVA.
•
Studer hat die Compact Serie erweitert und deckt nun einen Leistungsbereich von 1100VA bis
7000VA. Diese IWR-Serie ist als Langzeit-USV gedacht und verfügt über einen 230V Laderegler
zur Akkuladung während dem Normalbetrieb, ein internes Umschaltrelais für die Netztrennung
bei Netzausfall und Hilfskontakte für das Hilfsrelaismodul ARM-01, welches in Zusammenarbeit
mit einem NWR die Ladung der Batterien bei vorhandenem Bedarf ermöglicht.
Mit der Xtender-Serie werden mehrere Funktionen angeboten. Neben dem gewöhnlichen IWRBetrieb, Akkuladen, Umschaltung, Parallelbetrieb von mehreren IWR und Bildung eines 3-PhNetzes , kann diese IWR-Serie auch eine schwache AC-Quelle unterstützen und stabilisieren.
Für die Parallelschaltung mehrere Akkumulatoren bietet die Firma Studer die MBI-Geräte, welche
eine Entladung aller parallelgeschalteten Batterien durch einen defekten Akku verhindern.
Die Firma Studer bietet zusätzlich zwei Zusatzgeräte. Der Batterie-Splitter MBI erlaubt die Parallelladung von mehreren Batterien, ohne dass eine allfällig defekte Batterie die anderen entlädt.
Der Batterieisolator MBR schützt die Batterien vor Tiefentladung.
30/52
2.3 Ausländische Firmen
•
Conergy (D) bietet vier Hybrid-WR (ISA 6000 Hybrid, ISA 12k Hybrid, ISA 20k Hybrid und ISA
30k Hybrid mit den zugeordneten Leistungen von 6kVA, 12kVA, 20kVA und 30kVA). Die WR
verfügen über einen MPPT-Laderegler für die Photovoltaikanlage und eine Steuerung für die
Zuschaltung eines Dieselgenerators oder des öffentlichen Netzes. Beim Zuschalten des Dieselgenerator wird der WR in den Gleichrichtermodus umgeschaltet und dient zur Ladung der Batterien.
•
Fronius (A) hat ein 24V IWR mit einer Leistung von 2400VA auf den Markt gebracht. Die IWR
sind bis zu 15 Stück parallelschaltbar und mit mindestens drei Stück ist die Herstellung eines
dreiphasigen Inselnetzes möglich.
•
Ingecon (E) bietet einen Hybrid-WR mit einer Leistung von 30kVA. Der WR ist für einen
Batteriespannungsbereich von 240V – 500V ausgelegt und ermöglicht eine Teilung der Batterien
in vier Banken mit einem maximalen Ladestrom von 100A pro Bank. Der Anschluss für die Windturbine erlaubt die Zuschaltung von bis zu 12 Turbinen, jeder Anschluss ist für einen Spannungsbereich von 100VDC – 700VDC und einen maximalen DC-Strom von 40A ausgelegt. Wie es bei
Hybrid-WR üblich ist, ist der WR imstande, automatisch einen Hilfsgenerator anzusteuern (z.B.
Dieselgenerator). Dank Parallelschaltung von bis zu 4 Hybrid-WR ist die Herstellung eines
120kVA Inselnetzes möglich.
•
KACO (D) verfügt über drei neue IWR. Die IWR haben eine Leistung von 200VA (KI250), 800VA
(KI1000) und 1600VA (KI2000) und sind für 12V, 24V und 48V erhältlich. Die IWR weisen eine
gute Überlastbarkeit (1.8-faches der Nennleistung während 5 Sekunden), einen guten Spitzenwirkungsgrad von 94% (KI2000) und eine sehr gute Qualität der Ausgangsspannung auf.
•
SMA (D) bietet vier IWR im Leistungsbereich von 3.3kVA bis 5kVA. Alle IWR haben einen sehr
hohen Wirkungsgrad (η>95%) und einen internen AC-Laderegler, welcher eine zusätzliche Ladung der Akkumulatoren durch das öffentliche Netz oder einen Dieselgenerator ermöglicht, Es
handelt sich dabei um Vier-Quadranten WR. Sie sind für einen bidirektionalen Energiefluss ausgelegt und in der Lage die Akkumulatoren aus der überschüssigen Inselnetzenergie zu laden. Die
IWR SI3324 und SI4248 weisen eine Dauerleistung von 3.3kVA respektiv 4.2kVA auf. Die IWR
SI4500 und SI5048 weisen eine Dauerleistung von 3.7kVA respektiv 5kVA, eine sehr hohe Überlastfähigkeit (1.7 Fach während einer Minute) auf und ermöglichen die Bildung eines 3-Ph-Netzes
(hierfür sind mindestens drei IWR nötig). Die Parallelschaltung von bis zu vier Geräten pro Phase
und die Zu- und Abschaltung von optionalen Generatoren (z.B. Dieselgene-rator) ist ebefalls
möglich.
4.1 Beispiele von Multifunktions-Sinus-Wechselrichtern für Inselanlagen (tabellarisch)
Hersteller/Land
ASP (CH)
Conergy
Ingecon (E)
KACO (D)
Bezeichnung
Zusatzfunktion
TOP CLASS TOPcharge Batterie-Laderegler mit eingebautem 230V-Ladegerät
ATON (12V)
WR/Laderegler für SHS-Systeme
TC 1.5/12 bis TC35/48
Diverse Sinus-Wechselrichter für
12V, 24V, 36V, 48V und 110V
TC 10.5/48-3P
48VDC, Dreiphasen-System
ISA 6000 Hybrid
60V Hybrid-WR
ISA 12k Hybrid
60V Hybrid-WR
ISA 20k Hybrid
60V Hybrid-WR
ISA 30k Hybrid
120V Hybrid-WR
Hybrid
Batteriespannungsbereich
240V – 500V, Anschluss für 12
Windgeneratoren, η=96%
KI 250
12V, 24V und 48V IWR mit
KI 1000
Optionaler Laderegler.
KI 2000
Leistung
1300VA
2200VA
160VA (320VA 10’)
150W bis
3500VA
10.5kVA
6000VA
12kVA
20kVA
30kVA
30kVA
200VA
800VA
1600VA
31/52
Hersteller/Land
Mastervolt (NL)
Fronius (A)
Studer (CH)
Bezeichnung
DAKAR-Combi 12/1500
DAKAR-Combi 24/3000
DAKAR-Combi 48/5000
Solarix Sinus
Fronius IS
COMPACT C 1600-12
bis
COMPACT C 4000-48
Zusatzfunktion
Batterie-Laderegler mit eingebautem 230V-Ladegerät
Solarladeregler
Ein- oder drei-phasig Parallel
schaltbare IWR
Batterie-Laderegler mit eingebautem 230V-Ladegerät,
Solarladeregler als Option.
XHT 3000
bis
XTH8000
12V, 48V, Wechselrichter,
Laderegler, Leistungserhöhung,
Hybridsysteme.
2500VA
bis
7000VA
XPC 1400-12
bis
XPC2200-48
Batterie-Laderegler mit eingebautem 230V-Ladegerät,
Solarladeregler als Option.
1100VA
bis
1600VA
AJ275 (12V)
bis
AJ2400 (24V)
AJ-Serie für 12V, 24V und 48V:
Solarladeregler als Option
(AJ-Serie = neue low-costVersion der SI-Serie)
200VA
bis
2000VA
Batterie-Splitter
Batterieisolator
Insel-Wechselrichter für 12V,
24V und 48V
mit UACoutput = 240V (Australien)
24V, 48V, vier Quadranten IWR.
48V, Hybrid Wechselrichter,
η=95%
Batterie-Laderegler mit eingebautem Solar-Laderegler mit
MPP-Tracker und eingebautem
Ladegerät ab Dieselgenerator
Netzeinspeise-Wechselrichter
mit Solarladeregler und USVFunktion (Akku 48V / 120V nötig)
100A bis 200A
80A bis 400A
400VA, 500VA
700VA bis
3500VA
3.2kVA / 4.2kVA
3700VA
5000VA
1500VA -20000VA
(Relativ geringe
Überlastbarkeit)
MBI
MBR
Lantronics (AUS) LS-412, LS-524
47-BKZ-12 (12V bis
535-BKZ-48 (48V)
SMA
SI 3324 / SI 4248
SI 4500
SI 5048
Sunpower
PV UP Hybrid Inverter
Sun Profi Emergency
1300VA
2300VA
3500VA
2500VA
bis
7000VA
HPC 2800-12
bis
HPC 8000-48
32/52
Leistung
1500VA
3000VA
5000VA
550VA / 900VA
2400VA
1500VA – 5000VA
(Relativ geringe
Überlastbarkeit)
PV Systems in Grid-Connected Applications
Th. Nordmann
TNC Consulting AG,
Seestrasse 141, CH-8703 Erlenbach
Tel.: +41 (0) 44 991 55 77, Fax: +41 (0) 44 991 55 78
Email: nordmann@tnc.ch
An der Konferenz wurden zu diesem Bereich 5 Orals und 2 Planery Sessionen gehalten. Insgesamt
29 Vorträge.
In einer Länderstatistik sind 10 Vorträge allein aus Deutschland, je 3 aus England und USA, je 2 aus
Japan, der Schweiz und Spanien. Je 1 Vortrag kam aus Belgien, Dänemark, Holland, Italien, Kanada,
Kroatien und Österreich.
Der Anteil von vorgestellten Vorträgen, die direkt oder indirekt mit Gebäudeintegration zu tun haben,
waren insgesamt 14. Darunter kamen wiederum 5 aus Deutschland und je 1 aus Belgien, England,
Dänemark, Holland, Kanada, Kroatien, Schweiz und Spanien.
In der Wahrnehmung der Konferenzteilnehmer wurde der Bereich der eigentlichen Gebäudeintegration stark relativiert. Nicht, weil das Thema nicht mehr sichtbar ist, sondern weil die Entwicklung in den
übrigen Bereichen wesentlich stürmischer angelaufen ist.
Die Vorträge zum Thema Gebäudeintegration haben sich zu einem guten Teil auch mit den Fragen
der Planung von grösseren Populationen, der Netzverträglichkeit und der Zuverlässigkeit auseinander
gesetzt. Nur wenige Vorträge haben sich mit einem Einzelprojekt befasst. Hier zum Beispiel Isofoton
in Malaga – BIPV Leiden.
Im Plenarvortrag von Christoph Erban der Firma Schüco Deutschland wurde unter anderem die
fehlende Bedeutung des Bereiches Gebäudeintegration beklagt. Dies trotz des schnell wachsenden
Photovoltaikmarktes weltweit und insbesondere in Deutschland. Weiter wurde in diesem Beitrag
darauf hingewiesen, dass der Begriff Gebäudeintegration in den verschiedenen Märkten recht
unterschiedlich betrachtet wird. In Deutschland gilt eine echte Gebäudeintegration (BiPV) dahingehend, dass das Photovoltaik-Modul ein echter Bestandteil der Gebäudeaussenhaut sein sollte. In
manchen weniger entwickelten Märkten spricht man von PV Gebäudeintegration auch schon dann,
wenn ein Modul zum Teil auf unansehnliche Weise irgendwie am Gebäude gestellt wird. Interessant
sind auch die Bemerkungen des Praktikers, wenn er darauf hinweist, dass die Strahlungsverluste
wegen der nicht optimalen Orientierung und vor allem die Temperatureffekte bei echter Gebäudeintegration von manchen Experten zu Unrecht hochgespielt werden.
Die Photovoltaikbranche legt offenbar im Moment den Schwerpunkt stark auf die möglichst schnelle
Realisierung möglichst grosser Anlagen und lebt weniger von dem Systemgedanken eines energieoptimalen Hauses auch mit optimaler Performance im elektrischen Bereich. Ansätze Minergie-P resp.
Passiv- oder Niedrigenergiehaus mit Hilfe von Photovoltaik elektrisch in der Jahresbilanz auf Null zu
bringen, sind am Markt (noch) nicht direkt sichtbar.
33/52
Tabelle der Vorträge PV systems in grid-connected applications
Sessionen
Vorträge
NN
Gebäudeintegration
7
29
14
Deutschland
10
5
Titel
Stability of PV installations - weak point building and civil
engineering standards
GIS Planning support for large-scale PV systems
Commissioning improvements of grid-connected PV
installations through system simulations
Application of different PV-systems in building and
comparison of simulation calculations with results of
measurement
Challanges and obstacles for BIPV
England
3
1
The UK Large Scale BIPV Field Trial Lessons learnt
including occupancy Surveys & good practive guide
Schweiz
2
1
Improving the performance of bicial module technology in a
grid-connected PV noise barrier system
Spanien
2
1
A real case of BIPV. Isofoton offices in Malaga
Canada
1
1
BIPV System Performance under the microscope:
Analyses of High-Resolution Data
Dänemark
1
1
PV owner perceptions: a profile of the owner of gridconnected domestic PV Systems
Belgien
1
1
Afrodite: Power and aesthetics for the built environment
project achievements and implementation
Kroatien
1
1
BIPV modules with low solar concentration ration
Holland
1
1
BIPV metal roof-system with amorphous silicon Leiden
Öesterreich
1
Italien
1
USA
3
1
Architectural experiences in BIPV
Japan
2
34/52
Global Aspects
P. Hüsser
Nova Energie GmbH,
Schachenallee 29, CH-5000 Aarau,
Tel.: +41 (0) 62 834 03 00, Fax: +41 (0) 62 834 03 23
Email: Pius.huesser@novaenergie.ch
Abstract
Das System der Kosten deckenden Vergütung (KdV) wird mehr und mehr zum Standard einer
gezielten PV-Förderung. Mit Griechenland und Frankreich haben zwei weitere Europäisches Länder
die Einführung beschlossen.
Die PV-Industrie passt sich an die Probleme bei der Rohstoffbeschaffung = Solares Silizium an:
Dünnfilmtechnologien aber auch dünnere kristalline Zellen sind in der Umsetzung zur Massenproduktion.
Modulkosten von 1 Euro/Watt werden nach Aussage von vielen Marktteilnehmern innert wenigen
Jahren (2012) erreichbar sein. Damit sollte es möglich sein, „Grid Parity“ d.h. die Produktionskosten
entsprechen den Bezugskosten an der Steckdose, in Südeuropa zu erreichen und sehr schnell zu
unterbieten.
1.
Kosten deckende Vergütung
Das Deutsche Modell setzt sich mehr oder weniger durch. Nach Spanien und Italien haben auch
Griechenland und Frankreich eine KdV beschlossen.
Aber auch hier ist noch nicht alles Kleingedruckte bereits ausformuliert:
Frankreich vergütet 30 €-Cents / kWh sowie nochmals 25 €-Cents dazu wenn die Anlage integriert ist.
Was alles als integriert gilt ist jedoch noch unklar. Die Meinungen hiezu gehen recht weit auseinander: „Die Solaranlage muss mindestens eine weitere Funktion erfüllen (Wetterschutz)“ versus „Alles
was auf und an einem Gebäude ist, gilt als integriert“.
Es ist zu hoffen, dass in den nächsten Monaten Klarheit geschaffen wird, ansonsten kann sich kein
normales Marktwachstum entwickeln.
In Griechenland sind die Bedingungen aus finanzieller Sicht hervorragend: Auf den Inseln gibt es 50
€-Cents/kWh für Anlagen kleiner 100 kW, grössere Anlagen erhalten 5 €-Cents weniger. Auf dem
Festland gibt es je 5 €-Cents weniger.
Die Vertragsdauer beträgt 20 Jahre. Aber: Das ganze Bewilligungsverfahren scheint sehr aufwendig
und zeitraubend. Mindestens 12 Regierungsstellen müssen zur provisorischen Umweltverträglichkeitsprüfung Stellung nehmen usw.
Das ganze Verfahren bis zur Bewilligung dauert mindestens 1 Jahr.
Spanien ist dabei, die Bedingungen für die Vergütung neu festzulegen, da der Einspeisetarif bis jetzt
in einer prozentualen Abhängigkeit von einem Grundpreis war. Dieser Grundpreis steigt im Moment
relativ stark, was einen zu hohen Einspeisetarif zur Folge hätte.
In Deutschland geht die Solarindustrie davon aus, dass auch mit der Evaluation des EEG im Jahre
2007 keine grossen Änderungen am System und an der Höhe der Vergütungen vorgenommen wird.
Die Marktaufteilung in Deutschland ist nach Aussage des Umweltbundesamtes wie folgt:
40%
Kleinanlagen bis 10KW
50%
Anlagen von 10kW bis 1 MW
10%
Freiflächenanlagen > 1 MW
Es wird erwartet, dass der Markt nicht mehr so schnell wächst wie in den letzten 2 Jahren (ca.
600 MW in 2006). Dies vor allem weil nicht mit einem wesentlichen Rückgang der Modulpreise
35/52
gerechnet wird (aufgrund des weiterhin bestehenden Engpasses bei der Produktion von solarem
Silizium).
2.
Produktionsengpass solares Silizium
Der Markt für solares Silizium bleibt weiterhin sehr angespannt. Zwar sind beachtliche Kapazitäten im
Aufbau, bis diese jedoch wesentlich zur Produktion beitragen können dauert es noch mindestens 1 bis
2 Jahre. Nebst dem Standard-Siemensreaktor-Prozess werden auch neue Verfahren eingeführt
(Fluidized Bed Production of Solar-Grade Silicon).
Welche Technologie sich durchsetzen wird ist noch offen. Je nach Art der Herstellung des solaren
Siliziums ist auch der Wirkungsgrad der Zellen unterschiedlich. Dies lässt die Vermutung zu, dass kurz
und mittelfristig mehrere Technologien nebeneinander Platz haben im Markt.
Die nachgeschaltete PV-Industrie reagiert auf die hohen Kosten des Rohstoffes mit Verbesserungen
im Prozess:
•
•
•
•
Verminderung des Ausschusses – Erhöhung der Ausbeute bei jedem Prozessschritt
Verbesserung des Wirkungsgrades
Dünnere Zellen – von 220 Mikrometer auf weniger als 100 Mikrometer
Umsteigen auf Dünnfilmtechnologien
Immerhin ist es gelungen, trotz einem massiven Engpass beim solaren Silizium die Produktion
weiterhin beachtlich zu erhöhen.
3.
Marktwachstum
Deutschland installierte 2005 mehr als die Hälfte aller PV-Module weltweit. Die Nummer 2 dahinter ist
Japan mit knapp 300 MWp.
Nach revidierten Zahlen betrug die installierte Leistung in Deutschland 2004 etwa 400 MW und 2005
etwa 600 MW. In diesem Jahr wird der Markt auf hohem Niveau abflachen. Deutschland ist per Ende
2005 das Land mit der weltweit grössten installierten Leistung (vor Japan und den USA). Daran wird
sich auch in den nächsten Jahren wenig ändern.
36/52
Interessant am japanischen Markt ist die Tatsache, dass die Nachfrage nach Kleinanlagen auf
Einfamilienhäusern (2-4kW) ungebrochen ist, obwohl seit Mitte 2005 keine Subventionen mehr
erhältlich sind von der japanischen Regierung.
Die japanischen Hersteller sind zwar etwas zurückhaltender in der Bewerbung des einheimischen
Marktes, da sie mit dem Export von Modulen nach Europa mehr Geld verdienen. Die Systempreise in
Japan sind tendenziell tiefer als in Europa.
Das Marktwachstum in Spanien und Italien scheint in Gang zu kommen. Nicht so schnell wie sich
einige Marktakteure vielleicht erhofft haben, aber dafür sieht es nach einem soliden Wachstum aus,
In Italien wurden fast 400 MW bis jetzt bewilligt, davon etwa 100 MW Anlagen von 50 kW bis 1 MW.
Insgesamt sind mehr als 12 000 Anträge eingegangen. Die Anlagenstandorte befinden sich vorwiegend im Süden (Apulien, Sizilien, Kampagnien).
Es gibt noch keine Aussagen, wie viele dieser bewilligten Anlagen per Ende Jahr gebaut sein werden.
Für die nächste Ausschreibungsrunde im März 2007 stehen nochmals etwa 100 MW zur Verfügung.
Der spanische Markt ist ebenfalls stark wachsend. Im Moment sind sehr viele Projekte im Entwicklungsstadium. Da die Einspeisebedingungen sehr gut sind, werden die Anlagekosten dementsprechend höher als in Deutschland. Die Modulpreise sind etwa gleich aber nur schon die Landpreise für
Freiflächenanlagen sind weit über dem Ertragswert für landwirtschaftliche Produktion. D.h. Landbesitzer, die das Glück haben, dass eine Starkstromleitung durch ihr Grundstück führt, und das Grundstück
einigermassen erschlossen ist, sind über Nacht recht wohlhabend geworden.
In den USA, insbesondere in Kalifornien, wird in den nächsten Jahren ein hohes Wachstum erwartet.
Dies vor allem gesteuert über Förderprogramme der Regierung und der EW’s.
Global gesehen wächst der Markt vor allem in den Ländern mit KdV oder mit hohen Subventionen.
Ausnahmen dazu sind Japan sowie der stetig wachsende Markt der Inselanlagen: In vielen Anwendungen und Regionen sind PV-Inselanlagen der kostengünstigste Weg zur Stromerzeugung. Mit dem
verbesserten Know How zur Installation und Betrieb auch in abgelegenen Gebieten (Afrika) wird
dieser Markt auch in Zukunft sehr stak wachsen.
Nach Einschätzung von Sarasin (M. Fawer) wird das Wachstum auch in den nächsten Jahren über
20% liegen und in 2010 etwa 3.5 bis 4 GW jährlich erreichen.
Dies entspricht etwa dem dreifachen Wert von 2005!
4.
Kosten
Die Modulpreise sind in den letzten 2 Jahren gestiegen. Dies vor allem wegen der hohen Nachfrage in
Deutschland und ungenügender Produktionskapazität beim solaren Silizium. Entlang der Wertschöpfungskette wurden massivste Gewinne abgeschöpft.
Bei Endverkaufspreisen zwischen Euro 3.30 und 3.60 pro Watt beträgt die Marge über die ganze
Produktionskette mindestens 50% gegenüber den Kosten.
Es wird davon ausgegangen, dass die effektiven Kosten im Moment etwa 2 Euro pro Watt betragen.
Die USA haben vor einem Jahr sogar von USD 2.20 pro Watt gesprochen.
Das Potential für Kostensenkungen ist nach Angabe von Industrie-Vertretern ebenfalls noch sehr
gross. Alleine mit dem Effekt der „Economy of Scale“ sollten auch bei den kristallinen Zellen noch sehr
grosse Fortschritte möglich sein. Dazu kommen Wirkungsgradverbesserungen der Zellen und Module,
dünnere Zellen und hohe Ausbeute.
Die postulierten Ziele sind sehr ambitieus: 1 Euro pro Watt bis 2012
Dies sind Produktionskosten. Es wird seit einiger Zeit ganz klar unterschieden zwischen Produktionskosten und Verkaufspreise!
Auf jeden Fall ist die Industrie optimistisch, die Kosten sehr schnell senken zu können und damit das
Ziel von „Grid Parity“, d.h. die Produktionskosten an der Steckdose sind gleich oder kleiner als die
Bezugskosten vom Netz.
In Südeuropa soll dies bereits ab etwa 2012 der Fall sein.
In die gleiche Richtung zielt die „Solar America Initiative SAI“:
Die Kosten sollen beschleunigt gesenkt werden und bereits in 2015 bei 5-7 US Cents pro kWh liegen!
37/52
5.
Konklusion
Die Photovoltaik legt weltweit nochmals zu. Die Aussichten zur Kostensenkung sind sehr gut und vor
allem in sehr viel kürzerer Zeit als bisher angenommen, möglich. Neue Technologie ist dazu nicht
zwingend erforderlich aber trotzdem erwünscht. Ziel ist, die Kosten möglichst schnell auf <1€/W zu
senken. Dies würde zu einem nachhaltigen Wachstum ohne grosse staatliche Förderungen führen.
38/52
Ausstellung
S. Gnos
NET Nowak Energie und Technologie AG,
Waldweg 8, CH-1717 St. Ursen
Tel.: +41 (0) 26 494 00 30, Fax: +41 (0) 26 494 00 34
Email: stephan.gnos@netenergy.ch
Vorbemerkung
Die diesjährige Ausstellung zur 21. EU PV Konferenz in Dresden war über grosse Zeiten derart gut
besucht, dass sich die mittlere freie Sichtlänge oft in den Dezimeterbereich reduzierte und das
weltweite Photovoltaik Wachstum hautnah miterlebt werden konnte. Gut für die Aussteller, schlecht für
das Fotografieren von Ausstellungsständen. Immerhin war es vor allem am Morgen immer mal wieder
möglich, die Stände ohne zu viele Besucher aufnehmen zu können. Aus diesem Grund möchte ich
hier speziell erwähnen, dass die in diesem Bericht abgebildeten Stände mit nur wenigen Besuchern
ein falsches Bild der Ausstellung vermitteln, dafür aber erkennbar sind. Das folgende Bild gibt die
häufige Situation wieder, in denen das Fotografieren von einzelnen Ausstellungsständen deutlich
erschwert bis unmöglich war.
Grosser Andrang in der Ausstellung zur 21. EU PV Konferenz in Dresden
39/52
Einleitung
•
Das ungebrochene Weltweite Photovoltaik Wachstum einerseits, sowie der Konferenzort Dresden
im Land mit dem weltweit grössten PV Markt andrerseits haben der 21. PV EU Konferenz nochmals einen kräftigen Wachstumsschub beschert. Die Anzahl der Aussteller wuchs im Vergleich zu
Barcelona von 270 auf 385 um über 40%. Damit gilt auch dieses Jahr wieder, dass es sich um die
bisher grösste und umfassendste Ausstellung dieser Art gehandelt hat. Natürlich schlug die Anzahl an Teilnehmern und Besuchern wieder alle bisherigen Rekorde. Die Ausstellung selbst bot
grundsätzlich von der Forschung bis zur Schraube alles an, was in irgend einer Form mit Photovoltaik zu tun hat. Die Zunahme der Aussteller, die Anzahl an neuen und verbesserten Produkten
aller Art, aber auch die immer professionellere Präsentation der Firmen und Produkte, dies alles
widerspiegelt die ungebrochene grosse Dynamik im Photovoltaik Sektor.
•
Absolut am stärksten vertreten war der Bereich Produktionstechnik, -material und Automatisierung gefolgt vom Sektor Zellen und Module. Gerade der Bereich Produktionstechnik belegt auf
eindrückliche Art und Weise, wie die Industrialisierung der PV Branche rasant vorwärts schreitet.
Grundsätzlich werden alle Prozesse immer effizienter, und zwar bezüglich Materialeinsatz, Geschwindigkeit und Automatisierung, was auch eine immer grössere Herausforderung für die Prozessüberwachung, die integrale in-Line Messung/Inspektion und die Detektion von Normabweichungen auf allen Produktionsstufen bedeutet.
•
Beeindruckend waren häufig auch das aufwändige Design und zum Teil nur schon Grösse
einzelner Stände. Allein auf der Fläche der grössten 10 - 15 Stände hätte vor rund 10 Jahren wohl
die ganze Ausstellung Platz gefunden.
•
Aus Schweizer Sicht hervorzuheben ist die insgesamt gute Präsentation der Schweizer Stände,
wobei es in der grossen Masse an Ausstellern und im Vergleich zu den sehr aufwändig gestalteten Ausstellungsplattformen einzelner Firmen immer schwieriger wird, mitzuhalten und aufzufallen.
Blick aus dem 1. Stock des Conergy Standes
40/52
Zu diesem Bericht
Dieser Bericht befasst sich thematisch mit den folgenden Schwerpunkten:
•
•
•
•
•
•
•
Produktionsanlagen, -material und Automatisierung
Messausrüstung für die Produktion
Module, Zellen und Wafer
Wechselrichter
Kabel- und Stecker
Forschungszentren, Organisationen und Fachmedien
Diverse
Diese Sektoren werden jeweils kurz im Allgemeinen, hauptsächlich aber aus Schweizer Sicht mit
Bezug auf Schweizer Firmen betrachtet.
Produktionsanlagen, -material und Automatisierung
Wie bereits oben erwähnt war dieser Bereich am stärksten präsent, und hat seit der letzten Ausstellung in Barcelona auch am meisten zugelegt. Gegen 150 Aussteller waren allein in dieser Kategorie
vertreten. Effizienzsteigerung in allen Bereichen und höherer Automatisierungsgrad - zusammengefasst insgesamt ein höherer Industrialisierungsgrad - sind die zentralen Fortschritte bei der Produktion
im Photovoltaik Sektor. Angeboten wurden ganze Linien oder grössere Abschnitte von automatisierten
Fertigungsstrassen. Grob unterschieden werden kann in Anbieter mit Produktionslinien für die
kristalline Technologie, Produktionslinien für Dünnschichttechnologie und Anbieter spezialisiert auf
gewisse Teile von Fertigungslinien, dies vor allem in den Bereichen Drahtsägemaschinen, Tabber/Stringer, Lasersysteme, teilweise bei den Laminatoren oder dem Zellen- und Modulhandling. Dazu
kommen diverse Anbieter von Produktionsmaterialien wie Gasen, Pasten, Folien und vielem mehr.
War man sich z.B. von Manz Automation schon seit mehreren Ausstellungen gewohnt, Vorführungen
im Bereich des Zellenhandlings zu sehen, führten dieses Jahr diverse Hersteller Teile von Produktionsanlagen vor. Als Beispiel ist hier die Firma Team Technik GmbH erwähnt, die mehrmals täglich
ihren neuen Stringer mit Laserlöttechnik in Betrieb nahm. Bei den Produktionsmitteln ist zu erwähnen,
dass inzwischen in allen Bereichen der Siebdruck- und Lötpasten schwermetallfreie Produkte
verfügbar sind. In erster Linie in Hinblick auf die bessere Rezyklierbarkeit, aber auch in Hinblick auf in
Zukunft mögliche neue Herstellungsanlagen für Module wie Rolllaminatoren, sind bei den Einbettungsfolien neben dem etablierten EVA (Etylen-Vinyl-Acetat) diverse andere Produkte wie Thermoplastisches-Poly-Uretan (TPU), Poly-Vinyl-Butyral (PVB) oder Ionomer Harze in Diskussion.
Im Bereich Produktion waren Schweizer Firmen wie immer gut vertreten:
Die Firmen Meyer + Burger (www.meyerburger.ch) und HCT Shaping Systems (www.hct.ch) bieten
u.a. eine breite Anzahl von Sägen für die Herstellung von Wafern für die Halbleiter- und Solarindustrie
an. Im Bereich der Solarindustrie decken diese zwei Firmen zusammen rund 70% des Weltmarkts ab.
oerlikon solar (www.oerlikonoc.com/ecomaXL/index.php?site=SOLAR_EN_home) ehemals Unaxis,
bietet Produktionslösungen für amorphe Dünnschichtzellenmodule an, die auf bewährten Produktionsmethoden für Flachbildschirme aufbauen. Allgemein wird erwartet, dass die Dünnschichttechnologien in den nächsten Jahren steigende Marktanteile verzeichnen werden.
3S Swiss Solar Systems (www.3-s.ch), ist hauptsächlich tätig in den Bereichen Produktionsanlagen
für die Photovoltaikindustrie und Modulproduktion/Anlagenprojektierung. Vor allem der Bereich
Laminierstrassen für die Solarmodulfertigung erfreut sich zur Zeit grosser Nachfrage.
Dieses Jahr war die N.Bucher AG (www.nbucherag.com) erstmals an einer Ausstellung im Rahmen
einer europäischen PV Konferenz vertreten. Diese Firma führt u.a. eine breite Palette von
Verbrauchsmaterialen für die Herstellung von Wafern im Angebot und hat sich in den letzten Jahren
vermehrt auch im PV Sektor etabliert.
Im Bereich der Lasersysteme war die Schweizer Firma Synova (www.synova.ch) vertreten, die sich
auf wasserstrahl-geführte Laser spezialisiert hat.
41/52
Die Komax Systems York (www.komax.ch), eine Firma mit Schweizer Wurzeln ist auf dem Gebiet
Siebdruck und Tabber/Stringer tätig und stellte einen Tabber/Stringer vor.
Meyer + Burger
HCT Shaping Systems
oerlikon solar
3S Swiss Solar System und Belval
Aus der riesigen Anzahl der in diesem Segment tätigen ausländischen Firmen seien hier exemplarisch
die Firma Schmid mit kompletten Produktionslinien im Zellen- und Modulbereich
(www.schmid-group.net) sowie die Firma Dupont (www.photovoltaics.dupont.com) mit ihren Einbettmaterialien, den diversen Folien für die Rück- und die Vorderseite von Modulen, und ihren Siebdruck
und Lötpasten erwähnt.
Schmid
42/52
Dupont
Messausrüstung für die Produktion
Der Bereich von in-line und off-line Messequipment ist bei immer höher automatisierten Produktionslinien für die Qualitätssicherung von zentraler Bedeutung. Dabei kommen entsprechend den zu
messenden Materialien und den Messaufgaben verschiedenste Messmethoden zum Einsatz wie z.B.
rein optische im sichtbaren Bereich, optisch-elektrische, rein elektrische, thermografische oder
elektromagnetisch-optische im Röntgenbereich. Je nach Art der Anwendung sind Produkte für die
Integration in automatisierte Produktionslinien oder mit manueller Bedienung gefragt. Neben der
Produktion kommen diese Geräte hauptsächlich bei Prüf- und Testlabors zum Einsatz. Die Schweizer
Firma Belval (www.belval.com) ist seit den 1980-er Jahren mit den Pasan Geräten gut etabliert. Im
Programm sind die bekannten Sonnensimulatoren für die Messung von Zellen und Modulen sowie
eine Palette von Zellsortern mit Leistungen von 900 bis 1200 Zellen pro Stunde. Als Beispiel aus dem
thermografischen Bereich ist hier die Firma Infratec (www.infratec.de) erwähnt.
Belval zusammen mit 3S
Infratec
Module, Zellen und Wafer
Mit rund 100 Ausstellern war der Bereich Module, Zellen und Wafer nach dem Sektor Produktionsanlagen, -material und Automatisierung ganz klar am zweitstärksten vertreten. Der Schwerpunkt lag
auch dieses Jahr bei der kristallinen Technologie. Bei den Wafern und Zellen entspricht eine Zellengrösse von 156 x 156 mm dem aktuellen Stand der Technik. Zellen mit 125 x 125 mm sind noch
häufig anzutreffen, kleinere Dimensionen (100 x 100 mm) immer weniger zu sehen. Solarzellen mit
210 x 210 mm werden von Q-Cells mit einer relativ hohen Zellendicke von knapp 300 µm zum Verkauf
angeboten, sind allerdings noch nicht in kommerziellen Produkten zu finden. Es ist davon auszugehen, dass gerade das Handling dieser Zellen eine grosse Herausforderung für die Industrie darstellt
und die Marktumsetzung noch einen gewissen Zeitraum in Anspruch nehmen dürfte.
Optisch interessant im kristallinen Bereich sind Module mit den bekannten rückseitig kontaktierten
monokristallinen Zellen von Sunpower, Module mit rückseitig kontaktieren multikristallinen Zellen von
Advent Solar (ab 2007 im Handel) und Module von Day4Energy mit Zellen, die auf ihrer Vorderseite
über ein sehr feinmaschig strukturiertes optisch kaum wahrnehmbares Ableitgitter verfügen.
Insbesondere bei den kristallinen Modulen ist ein vermehrter Trend zu Antireflex Frontgläsern
erkennbar. Dabei kommen beschichtete, geätzte oder texturierte Gläser zum Einsatz. BP, Isofoton,
Solara, Solarstocc, Biohaus (Biosol) sind Firmen, die PV Module mit Antireflexgläsern im Angebot
haben.
Bei der Leistungstoleranz wird die Bandbreite insgesamt immer geringer. Inzwischen sind Module auf
dem Markt, die mit einer Leistungstoleranz von -0/+2.5% verkauft werden. Häufig wird ± 3, ± 5 oder 5/+10 angeboten. Die noch vor einigen Jahren übliche Toleranz von ± 10 % ist nur noch vereinzelt
anzutreffen.
Im Sektor Dünnschichtzellenmodule waren am IBC Stand wie schon an der Intersolar Crystalline
Silicon on Glass (CSG)-, sowie Kupfer Indium Sulfid (CIS) Module ausgestellt. Zwei Technologien, die
versuchen, neben den Modulen mit amorphen Silizium- (a-Si), mit Cadmium Tellurid- (CdTe) und mit
Kupfer Indium Diselenid (CIS) Zellen auf dem Markt Fuss zu fassen. Grundsätzlich wird das
43/52
Kosten-Nutzen Verhältnis von Anlagen mit diesen Technologien entscheiden, welche Marktanteile
diese Modultypen erreichen können. Am Stand von Sharp wurde im Dünnschichtbereich ein Modul mit
mikromorphen Siliziumzellen (µ-Si) ausgestellt, das als teiltransparente Version geeignet für die
Gebäudeintegration auch in Europa erhältlich ist. Weiter war von Sharp ein Prototyp eines kleinen
Farbstoffzellenmoduls zu sehen, was belegt, dass sich der grösste Zellen- und Modulhersteller auch
mit dieser Technologie intensiver auseinandersetzt.
Im Bereich der Konzentratormodule haben die Aktivitäten in den letzten Jahr zugenommen. Als
Beispiel sei hier die Firma Solar☼Tec (nicht zu verwechseln mit der Firma SOLARTEC) zu erwähnt.
Kommerzielle Produkte im Bereich der echten Gebäudeintegration sind dem im Moment geringen
Marktanteil entsprechend nur vereinzelt zu sehen. Aus Schweizer Sicht zu erwähnen sind die flexiblen
Solardachbahnen von Solar Integrated Technologies SIT mit Sarnafil Kunststoffmembranen
(www.sarnafil.ch) und die 'XXL Biosol InDach Elemente' mit Solrif Rahmen (www.solrif.ch). Bei den
PV Beschattungssystemen war die Firma Colt International (www.coltgroup.com) vertreten. Weiter
waren im Dachbereich z.B. das Solardach von SolarWorld oder das Just Roof von MSK zu sehen. Im
Fassadenbereich war bei der Firma Glaswerke Arnold ein Fassadensystem mit Voltarlux Elementen
(mit bauaufsichtlicher Zulassung und Typenstatik bis 100m) ausgestellt. Für Flachdächer in schneearmen Gebieten ist das Aufdachsystem PowerTilt von PowerLight eine optisch ansprechende
Variante.
Auf dem Gebiet Wafer bot die Schweizer Firma Swiss Wafers (www.swisswafers.ch) multi- und
monokristalline Wafer sowie verschiedene weitere Dienste wie z.B. das Brikettieren von multikristallinen Ingots oder das Quadrieren von monokristallinen Ingots an.
Eine vollständige Liste vertretenen Zellen- und Modulhersteller ist im Bericht von A. Realini, SUPSI, in
dieser Ausgabe zur Konferenz aus Schweizer Sicht zu finden.
Advent Modul rückseitenkontaktiert
Day4Energy Modul mit Day4 Frontkontakt
Isofoton Modul mit Antireflexglas
Solara Module mit Antireflexglas
44/52
IBC mit CSG und CISulfid Modulen
Sharp mit Farbstoffzellenmodul (Prototyp)
Solar☼Tec mit Konzentratormodul
SIT / Sarnafil
Colt
Swiss Wafers
45/52
Wechselrichter
Der Bereich Wechselrichter war in Dresden ähnlich breit vertreten wie an der Intersolar 06. Alle
etablierten Hersteller waren vor Ort, einzig einige weniger bekannte Firmen wie z.B. Rudolf Fritz (100
kWp Wechselrichter trafolos) waren hier nicht anzutreffen. Dennoch war auch in Dredsen die
anhaltend grosse Dynamik im Wechselrichterbereich klar erkennbar. Erfreulich aus Schweizer Sicht ist
die traditionell starke Position der Schweizer Firmen in diesem Gebiet, in erster Linie der Sputnik
Engineering. Sputnik Engineering (www.solarmax.com) ist inzwischen der Marktführer im Bereich der
grossen Zentralinverter. Studer Inselwechselrichter/Laderegler (www.studer-innotec.com) sind gut im
Bereich der autonomen Anlagen etabliert, und ASP (www.asp-ag.com) stellte Ihren neuen trafolosen
Wechselrichter vor. Insgesamt ist festzustellen, dass die Anzahl an Produkten sowie die Anzahl an
Firmen zunimmt, die neben Photovoltaik Modulen auch Wechselrichter unter eigenem Firmennamen
im Angebot haben. Bei welchen Firmen diese Geräte effektiv hergestellt werden, ist nicht immer so
klar auszumachen. Neben Firmen wie Kyocera, Conergy, Würth, Solarworld, Solarstocc, Sunways
oder Atersa hat Mitsubishi neue kleine trafolose Wechselrichter im Angebot. Vereinzelt sind im
Bereich der grösseren Wechselrichter trafolose Geräte zu finden wie z.B. bei KACO oder von
Solutronic. Bei den Wechselrichtern aus dem asiatischen Raum, z.B. bei Sungrow oder Sysgration
liegen die Wirkungsgrade häufig um rund 2% unter dem aktuellen Stand der Technik. Neben der
laufenden Erhöhung der Wirkungsgrade ist auch die Erhöhung der Lebensdauer von Wechselrichtern
grundsätzlich ein Thema. Eine umfassende Übersicht zu den Wechselrichtern bietet der Bericht von
L. Borgna und H. Häberlin, HTI Burgdorf, in dieser Ausgabe zur Konferenz aus Schweizer Sicht.
Solarmax
Studer
ASP
Mitsubishi
46/52
Sunways
Solutronic
Kabel- und Stecker
Bei den Kabeln und Steckern ist die Schweiz mit den Firmen Multi-Contact (www.multi-contact.com)
und Huber+Suhner (www.hubersuhner.com) traditionell stark vertreten. Nachdem sich in den letzten
Jahren auch Firmen wie Tyco Electronics mit einer umfassenden Palette an Kabeln, Steckern und
Dosen in diesem Segment etabliert haben, stossen laufend neue Firmen dazu, die komplette
Verkabelungslösungen für Photovoltaiksysteme anbieten. Interessant im Bereich der Modulanschlussdosen ist eine Neuentwicklung der Firma Günther Spelsberg in Zusammenarbeit mit dem
Fraunhofer ISE und der Firma INSTA. Die neue Anschlussdose verwendet anstelle von Dioden eine
elektronische Schaltung, die im Einsatzfall weniger Abwärme produziert und widerstandsfähiger
gegenüber Überspannungen sein soll. Grundsätzlich handelt es sich um ein Produkt, das je nach
Kosten und Funktionalität Bewegung in den Diodenbereich bringen kann.
Multi-Contact
Huber+Suhner
Forschungszentren, Organisationen und Fachmedien
Die gute Vertretung von Forschungsinstituten, nationalen und internationalen Organisationen und von
Fachmedien, die zur Verbreitung von PV Fachwissen, Hintergrundinformationen oder von Informationen zur aktuellen Politik im PV Bereich beitragen, ist durch die Ausrichtung einer europäischen PV
Fachkonferenz gegeben. Mit dem Land Sachsen-Anhalt und der Wirtschaftsförderung Sachsen waren
die regionale Landesregierung gut vertreten. Umfassende Informationen zu diesem Thema bieten die
entsprechenden Tagungsunterlagen.
Aus Schweizer Sicht zu erwähnen ist der allzeit gut besuchte Stand des IEA PVPS Programms
(www.iea-pvps.org), bei welchem die Schweiz derzeit den Vorsitz hat (NET Nowak Energie &
Technologie AG).
47/52
IEA PVPS
EU Kommission
Diverse
Aufgrund der aktuellen Knappheit von Rohsilizium waren Angebote und Informationen zu Solarsilizium
sehr begehrt. Aussteller in diesem Sektor, wie z.B. die Dow Corning Corporation mit Solarsilizium, das
durch direkte Reinigung von metallurgischem Silizium hergestellt wird, waren sich grosser Aufmerksamkeit sicher. Im Bereich Betriebsüberwachung von Anlagen stellten die Schweizer Firmen Enecolo
(www.solarstrom.ch) und Meteotest (www.meteotest.ch) u.a. wie bereits an der Intersolar die
satellitengestützte Anlagenüberwachung Spyce (www.spyce.ch) vor. Neben den Ausstellern in den
oben erwähnten Bereichen waren auch Anbieter in den Sektoren Engineering, Montagesysteme,
Blitzschutz, Batterien, Pumpen, Gartenlampen etc. bis hin zum Solarschmuck und Solarspielzeug
vertreten.
Enecolo / Meteotest
Aussicht
Die Knappheit an Solarsilizium der letzten Jahre und der damit verbundene Kostenanstieg bei den
Modulen hat inzwischen eine Grenze erreicht, bei der sich Photovoltaik Anlagen in Deutschland im
Rahmen der vom Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) vorgegebenen Einspeisevergütung nur noch
bedingt mit attraktiven Renditen betreiben lassen. Um innerhalb den aktuellen Rahmenbedingen
weiterhin hohe Umsätze erzielen zu können, sind deutliche Kostensenkungen bei den Modulen
zwingend und bereits angekündigt. Wie in jedem etablierten Industriezweig unumgänglich, ist und
bleibt die Qualitätssicherung ein Thema, dem in zunehmendem Mass Beachtung zu schenken sein
wird.
48/52
Anhang - Liste der Schweizer Beiträge
P
O
V
Plenary Session
Oral Presentation
Visual Presentation
Titel
SPYCE: Satellite Photovoltaic
Yield Control and Evaluation
Autoren
P
• S. Stettler & P. Toggweiler Enecolo, Mönchaltorf, Switzerland
• J. Remund Meteotest, Bern, Switzerland
• C. Ballif, J. Bailat, D. Dominé, R. Schlüchter,
J. Steinhauser, S. Faÿ & L. Feitknecht University of Neuchâtel, Switzerland
Fabrication of High Efficiency
Microcrystalline and Micromorph
Thin Film Solar Cells on LPCVD
ZnO Coated Glass Substrates
Afrodite: Power and Aesthetics for •
the Built Environment Project
•
Achievements and Implementation
•
•
•
•
•
Improving the Performance of BiFacial Module Technology in a
Grid-Connected PV Noise Barrier
System
Flexible solar cells based on
•
compound semiconductors
Ultrasonically Sprayed InxSy Films •
for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells
•
•
PVSAT-2: Results of Field Test of •
the Satellite-Based PV System
Perfomance Check
•
•
•
•
•
Long Term Experiences With a
•
Versatile PV Inroof System
PV Enlargement: PV Modules
•
Technologies in Performance
Comparison – Results of a 3 Years •
Project Programme
•
•
•
New Trends in Dye Sensitized
Solar Cell Research
•
Flexible Dye Sensitized Solar Cells •
Using Novel Lift-off Approach
•
O
X
V
X
X
E. van Kerschaver IMEC, Leuven, Belgium
T. Szacsvay 3S Swiss Solar Systems, Bern,
Switzerland
S. Dewallef Soltech, Hoegaarden, Belgium
E. Baccini Baccini, Olmi di S. Biaggio, Italy
T. Zdanowicz Technical University of
Wroclaw, Poland
J. Szlufcik Photovoltech, Tienen, Belgium
T. Nordmann & L. Clavadetscher TNC
Consulting, Erlenbach, Switzerland
X
X
A. Tiwari ETH Zurich, Switzerland
K. Ernits, D. Bremaud, M. Kaelin & A.N. Tiwari
ETH-Zurich, Switzerland
T. Meyer Solaronix, Aubonne, Switzerland
U. Müller EMPA, Dübendorf, Switzerland
A.C. de Keizer & W.G.J.H.M. van Sark
University of Utrecht, The Netherlands
S. Stettler & P. Toggweiler Enecolo, Mönchaltorf, Switzerland
E. Lorenz, A. Drews & D. Heinemann Carl von
Ossietzky University, Oldenburg, Germany
G. Heilscher & M. Schneider Meteocontrol,
Augsburg, Germany
E. Wiemken & W. Heydenreich Frauenhofer
ISE, Freiburg, Germany
H.G. Beyer University of Applied Science
Magdeburg, Germany
H. Hartwig & A. Haller Ernst Schweizer
Metallbau, Hedingen, Switzerland
M. Grottke, P. Helm & A. Kiessling WIPRenewable Energies, Munich, Germany
G. Friesen & A. Realini LEEE-TISO, Canobbio, Switzerland
K. Gehrlicher Gehrlicher Umweltschonende
Energiesysteme, Munich, Germany
G. Becker ATB, Absam, Austria
J. Rehak & S. Jakubovic Solartec, Rožnov
pod Radhoštěm, Czech Republic
K.R. Thampi, P. Liska, S. Ito, H. Snaith,
C. Klein & M. Graetzel EPFL, Lausanne,
Switzerland
H.M. Upadhyaya, S. Calnan & A.N. Tiwari
CREST, Leicester, United Kingdom
S. Ito, P. Liska, K.R. Thampi & M. Graetzel
EPFL, Lausanne, Switzerland
X
X
X
X
X
X
49/52
Titel
Autoren
P
Overview of Thin Film Silicon Solar • U. Kroll, J. Meier, S. Benagli, J. Spitznagel,
X
Cell and Module Developments at
D. Borello, G. Monteduro & G. AndroutsopouUNAXIS Solar
los Unaxis SPTec, Neuchâtel, Switzerland
• T. Roschek, A. Huegli, O. Kluth, J. Springer,
C. Ellert, W. Stein, G. Buechel, A. Zindl, A.
Buechel & D. Koch-Ospelt UNAXIS Solar,
Balzers, Liechtenstein
PV Financial Market Perspectives • M. Fawer, Bank Sarasin, Basel, Switzerland
Understanding the Causes for Cell • C. Meisser CTO Komax, Dierikon, Switzerland
Breakage During the Cell
• B. Micciche CEO Komax Systems, York, USA
Interconnecting Process
Measurement of Dynamic MPP• H. Haeberlin, L. Borgna, M. Kaempfer & U.
Tracking Efficiency at GridZwahlen University of Applied Sciences Bern,
Connected PV Inverters
Burgdorf, Switzerland
IEA PVPS - Observations and
• S. Nowak, IEA PVPS, St. Ursen, Switzerland
Results from a global PV Perspective
The Reproducibility, Uniformity and • I.M. Dharmadasa & G.J. Tolan Sheffield Hallam
Scalability of Multi-Layer Graded
University, United Kingdom
Bandgap Solar Cell Structures
• J.S. Roberts & G. Hill University of Sheffield,
Based on GaAs/AlGaAs System
United Kingdom
• S. Ito, P. Liska & M. Grätzel EPFL, Lausanne,
Switzerland
Development of High Efficiency
• D. Brémaud, D. Rudmann & A.N. Tiwari ETHNanocrystalline Dye-Sensitized /
Zurich, Switzerland
Cu(In,Ga)Se2 Tandem Solar Cells • H.M. Upadhyaya CREST, Loughborough,
United Kingdom
• P. Liska, K.R. Thampi & M. Grätzel EPFL,
Lausanne, Switzerland
Application of Magnetron Sput• P. Frach & D. Glöß Fraunhofer FEP, Dresden,
tered Semiconducting TiO2 Layers
Germany
to Improve the Performance of Dye • M. Grätzel & P. Liska EPFL, Lausanne,
Sensitized Solar Cells
Switzerland
New Tests at Grid-Connected PV
• H. Haeberlin, L. Borgna, M. Kaempfer &
Inverters: Overview Over Test
U. Zwahlen Berner Fachhochschule HTI,
Results and Measured Values of
Switzerland
Total Efficiency ηtot
Improving Quantum Efficiency
• M. Schädel, J. Isenberg & J. Suthues Q-Cells,
Measurement in Large Area Solar
Thalheim, Germany
Cells by Using Appropriate Bias
• C. Ballif University of Neuchâtel, Switzerland
Illumination
• G. Gobsch Ilmenau University of Technology,
Germany
Indoor and Outdoor Characteriza- • F.P. Baumgartner & J. Sutterlüti NTB, Buchs,
tion of a-Si:H p-i-n Modules - an
Switzerland
Uncertainty Analysis
• T. Sample & W. Zaaiman European Commission DG JRC, Ispra, Italy
• J. Meier Unaxis SPTec, Neuchâtel, Switzerland
Polymer Encapsulation Technolo- • B.M. Hasch & J.D. White DuPont, Sabine, USA
gies for Photovoltaics
• J.B. Jensen & G.M. Lenges DuPont, Wilmington, USA
• J. Roulin DuPont, Geneva, Switzerland
Round Robin Comparison of
• R. Gottschalg, T.R. Betts & D.G. Infield
European Outdoor Measurement
Loughborough University, Leicestershire,
Systems
United Kingdom
• W. Kolodenny, M. Prorok & T. Zdanovic
Wroclaw University of Technology, Poland
• H. de Moor & N. v.d. Borg ECN, Petten, The
Netherlands
• G. Friesen SUPSI, Lugano, Switzerland
50/52
O
V
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Titel
Autoren
P
• A. Guerin de Montgareuil CEA, Cadarache,
France
• D. Stellbogen ZSW, Stuttgart, Germany
W. Herrmann TÜV, Cologne, Germany
Accuracy of European Energy
• S.R. Williams, M. Strobel, R. Gottschalg &
Modelling Approaches
D.G. Infield Loughborough University, Leicestershire, United Kingdom
• W. Kolodenny, M. Prorok & T. Zdanowicz
• N. v.d.Borg, T. Burgers & H. de Moor ECN,
Petten, The Netherlands
• W. Herrmann TÜV, Cologne, Germany
• A. Guerin de Montgareuil CEA, Cadarache, France
• D. Stellbogen ZSW, Stuttgart, Germany
News on PV Module Testing at
• D. Chianese, A. Realini, E. Burà & N.
LEEE-TISO
Cereghetti SUPSI, Canobbio, Switzerland
Performance and Output of a
• W. Durisch & J.-C. Mayor PSI, Villigen,
Polycrystalline Photovoltaic
Switzerland
Module Under Actual Operating
• K.-H. Lam & J. Close HKU, Hong Kong, P.R.
Conditions
China
„7of 8 Frame” - PV-Module Framing • P. Toggweiler & J. Rasmussen Enecolo,
With Free Lower Front Edge
Mönchaltorf, Switzerland
Variability of Electrical Parameters • R. Gottschalg, T.R. Betts & D.G. Infield
Determined by Using Different
CREST, Loughborough, United Kingdom
Solar Simulation Systems for
• W. Kolodenny, M. Prorok & T. Zdanowicz
Different PV Module Technologies
• N. v.d.Borg & H. de Moor ECN, Petten, The
Netherlands
• W. Herrmann TÜV, Cologne, Germany
• J. Hohl-Ebinger Fraunhofer ISE, Freiburg,
Germany
• J. Diaz Berrade, J. Moracho, A.B. Cueli & A.R.
Lagunas CENER, Sarriguren, Spain
Investigation on Long Term
• M. Kohler, C. Huber & T. Schmitt MultiBehaviour of PV-Connectors in the
Contact, Allschwil, Switzerland
DC Field
PV Module Power Measurement
• G. Friesen & A. Realini SUPSI, CanobbioWithin the European Project “PVLugano, Switzerland
Enlargement”
• M. Grottke & A. Kiessling WIP-Renewable
Energies, Munich, Germany
Deposition of CuInSe2 Layers With •
a Novel Process for Low Cost
Solar Cells
•
•
Transparent Back Contacts and
MoSe2 Interface Layer on
Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells
•
•
Fast Cutting and Scribing of Silicon •
PV Cells Using the Water-JetGuided Laser Technology
A New Silicon-Saving Technology •
for Post- Growth Brick Shaping
•
O
V
X
X
X
X
X
X
X
C.J. Hibberd & A.N. Tiwari Loughborough
University, Leicestershire, United Kingdom
K. Ernits Tallinn University of Technology,
Estonia
M. Kaelin ETH-Zurich, Switzerland
X
D. Brémaud, D. Rudmann, M. Kaelin & A.N.
Tiwari ETH - Zurich, Switzerland
C. Hibberd Loughborough University,
Leicestershire, United Kingdom
D. Perrottet & B. Richerzhagen Synova,
Ecublens, Switzerland
X
P.M. Nasch, M. Van Der Meer & S. Schneeberger HCT Shaping Systems, Cheseaux-surLausanne, Switzerland
K. Uhlig & B. Freudenberg Deutsche Solar,
Freiberg, Germany
X
X
51/52
Titel
Modulation of Sawing Processes
and Technologies With Regard to
Cost Reduction and Increased
Material Utilization
Effect of Light Induced Degradation on Passivating Properties of aSi:H Layers Deposited on
Crystalline Si
Fast Growth of Microcrystalline
Silicon Solar Cells on LP-CVD
ZnO in Industrial KAI PECVD
Reactors
Flexible Microcrystalline Silicon
Solar Cells on Structured PET
Substrates
Current Progress in Amorphous
Silicon p-i-n Photovoltaic Module
Development on 1.4m2
Autoren
• U. Kerat, J. Beesley & U.P. Schönholzer
Meyer Burger, Steffisburg, Switzerland
X
•
L. Feitknecht, F. Freitas, C. Bucher, J. Bailat &
C. Ballif University of Neuchâtel, Switzerland
J. Meier UNAXIS SPTec, Neuchâtel,
Switzerland
F.-J. Haug, V. Terrazoni-Daudrix, X. Niquille,
J. Bailat & C. Ballif University of Neuchâtel,
Switzerland
W. Stein, A. Hügli, J. Springer, O. Kluth, T.
Roschek, M. Mohr, K. Oehlstrom, D. Zimin, S.
Schneider & A. Büchel UNAXIS Solar, Balzers, Liechtenstein
U. Kroll & J. Meier Unaxis SPTec, Neuchâtel,
Switzerland
V. Terrazzoni-Daudrix, F.-J. Haug & C. Ballif
University of Neuchâtel, Switzerland
D. Fischer VHF-Technologies, Yverdon-lesBains, Switzerland
W. Soppe ECN, Petten, The Netherlands
J. Andreu University of Barcelona, Spain
M. Fahland Fraunhofer IWS, Dresden,
Germany
K. Roth Roth&Rau Oberflächentechnik,
Hohenstein-Ernstthal, Germany
M. Topic University of Ljubljana, Slovenia
T. Wilford Exitech, Oxford, United Kingdom
S. Benagli, U. Kroll, J. Meier, D. Borrello, J.
Spitznagel, G. Androutsopoulos & G. Monteduro Unaxis SPTec, Neuchâtel, Switzerland
D. Zimin, O. Kluth, T. Roschek, C. Ellert, W.
Stein, G. Buechel, A. Buechel & D. KochOspelt UNAXIS Solar, Balzers, Liechtenstein
F. Meillaud, E. Vallat-Sauvain, X. Niquille, D.
Dominé, A. Shah & C. Ballif University of
Neuchâtel, Switzerland
S. Janki, J. Sutterlüti & F.P. Baumgartner
NTB, Buchs, Switzerland
A. Hügli UNAXIS Solar, Balzers, Liechtenstein
J. Meier Unaxis SPTec, Neuchâtel, Switzerland
R. Wiese PSE Projektgemeinschaft Solare
Energiesysteme, Freiburg, Germany
T. Reijenga BEAR Architecten, Gouda, The
Netherlands
D. Ruoss Envision, Rapperswil, Switzerland
Hadri Haris PTM Pusat Tenaga Malaysia,
Selangor, Malaysia
P. de Ruvo IECEE, Geneva, Switzerland
X
•
•
•
•
•
•
•
•
•
High Efficiency Amorphous Silicon
Single-Junction p-i-n Solar Cells
and Modules Prepared in Industrial
KAI TM M R&D Reactor ♦
•
Annealing Behaviour and Nature of
Defects of Light-Soaked Microcrystalline Silicon Solar Cells
Mapping of the Local Spectral
Photocurrent of Monolithic Series
Connected A-Si:H p-i-n Thin Film
Solar Modules
•
Supporting the BIPV Programme
in Malaysia
•
•
•
•
•
•
•
IECEE PV CB Scheme- The Best •
Transportable Model of Conformity
Assessment
Total
♦ Poster Preis erhalten
V
X
S. Olibet, E. Vallat-Sauvain & C. Ballif
University of Neuchâtel, Switzerland
•
•
•
52/52
O
•
•
The European Project Flexcellence: Roll to Roll Technology for
the Production of High Efficiency
Low Cost Thin Film Solar Cells
P
X
X
X
X♦
X
X
X
X
2
14
30

Die 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference

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