Ganzheitliche Bilanzierung von Dünnschichtsolarzellen

Zuletzt aktualisiert am 05.02.2017

Aufgabenstellung

Neben der Belastung der Umwelt mit Rest- und Abfallstoffen aus der Fertigung ist für die Bewertung einer energietechnischen Zukunftsoption vor allem der Kumulierte Energieaufwand für die Herstellung von Bedeutung. Dieser bildet die Basis zur Berechnung der energetischen Amortisationsdauer einer Anlage, die eine Aussage darüber liefert, in welchem Zeitraum sich die zur Herstellung aufgewendete Energie durch deren Energieerzeugung amortisiert hat.

Ergebnisse

Kumulierter Energieaufwand

Im Gegensatz zu den von der Forschungsstelle für Energiewirtschaft für die Silizium-Solarzellenfertigung durchgeführten Untersuchungen sind die Ergebnisse für die Herstellung von CIS-Solarzellen mit deutlichen Unsicherheiten behaftet. Hier konnte nicht auf messtechnische Untersuchungen zurückgegriffen werden, da bis heute keine Anlage zur Serienfertigung von CIS-Modulen existiert; eine Pilotanlage zur Fertigung von CIS-Dünnschicht-Solarmodulen befindet sich derzeit im Aufbau. Um den Unsicherheiten bei der Datenerhebung und dem Reduktionspotenzial beim Übergang auf eine Großserienfertigung Rechnung zu tragen, wurden zwei Szenarien definiert. Der größte Einzelposten bei der energetischen Bilanzierung von CIS-Solarzellen, der Hilfsenergieverbrauch (RLT-Anlagen, Kältemaschinen etc.), basiert auf Abschätzungen bzw. der Übertragung von Ergebnissen aus anderen Untersuchungen. Mit diesen Ansätzen wurden für die CIS-Dünnschicht-Solarzellen energetische Amortisationszeiten im Bereich von zwei bis drei Jahren berechnet.


Verfügbarkeit der Einsatzstoffe

Eine Analyse zur Verfügbarkeit der Einsatzstoffe für die Herstellung von CIS-Solarzellen hat gezeigt, daß bei einer Fertigung in großem Maßstab Indium derjenige Rohstoff ist, bei dem es am ehesten zu einer Ressourcenverknappung kommen könnte. Mehrere neue Anwendungsfelder mit großem Wachstumspotenzial, wie z. B. die Flat Panel Display-Herstellung, führen zu einer deutlichen Nachfragesteigerung beim Indium. Solange keine Substitute für Indium gefunden werden, bzw. alternative Technologien auf den Markt drängen, wird die erhöhte Nachfrage zur Ausschöpfung bereits bestehender, ungenutzter Produktionskapazitäten führen. Inwieweit darüber hinaus neue Förder- bzw. Erzeugungskapazitäten erschlossen werden, hängt von den Erzeugungskosten und damit von der Wirtschaftlichkeit neu zu errichtender Anlagen ab.
Neben den Marktmechanismen Bedarf und Angebot gibt es andere, schwer kalkulierbare Faktoren für die Entwicklung des Indiumpreises. Industriezweige mit großem Indiumbedarf begeben sich damit in ein Abhängigkeitsverhältnis, wenn nicht die Ausweichmöglichkeit auf Ersatzmaterialien besteht. Der Anteil der Indiumkosten an den CIS-Modulkosten liegt allerdings, selbst unter Zugrundelegung von 500 US$ pro Kilogramm Indium, nur bei ca. 0.05 DM/Wpeak.