Solarmodule im Wandel: Kostensenkungen und technologische Innovationen

Im ersten Artikel dieser Serie habe ich mich mit den Gesamtkosten für die Erzeugung von Solarenergie auseinandergesetzt. Jetzt will ich mich mit den Kostensenkungen im Bereich Solarmodule beschäftigen. Dort will ich vor allem herausarbeiten, welche technologische Fortschritte für eine verbesserte Wirtschaftlichkeit sorgten.

Falls Sie als Investor Interesse an der Solarbranche haben, ist es natürlich wichtig zu wissen, welche Unternehmen in diesem speziellen Bereich eine führende Rolle spielen. Daher werde ich auch auf diesen Punkt eingehen.

Durchschnittliche Kosten für Solarmodule

Die durchschnittlichen Preise für Solarmodule für Dachanlagen können je nach Region und Größe der Anlage variieren. In vielen Teilen der Welt liegt der Durchschnittspreis für Solarmodule für Dachanlagen jedoch zwischen 0,30 und 0,50 USD pro Watt installierter Leistung laut einer Studie der International Renewable Energy Agency (IRENA) aus dem Jahre 2023. Für Großanlagen, wie Solarparks oder Freiflächenanlagen, liegen die durchschnittlichen Preise für Solarmodule oft etwas niedriger, typischerweise zwischen 0,20 und 0,40 USD pro Watt installierter Leistung.

Das ist eine beachtliche Entwicklung. Denn 2010 bewegte sich das Preisniveau noch zwischen 3 und 4 US-Dollar pro Watt, wie diese Grafik für die Preisentwicklung bei Solarmodulen in Europa zeigt.

Quelle: IRENA (2023), Renewable power generation costs in 2022, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.

Verbesserungen bei den Materialien

Dem oben gezeigten Chart können Sie schon entnehmen, dass die Fortschritte bei der Entwicklung neuer Materialien und Produktionsmethoden einen entscheidenden Beitrag zu den günstigeren Preisen leisteten. Hier einige der wesentlichen technologischen Entwicklungen in den letzten zehn bis fünfzehn Jahren:

Verbesserte Siliziumtechnologie

Die Entwicklung fortschrittlicher Herstellungsprozesse und Materialien für kristalline Siliziumsolarzellen hat zu einer verbesserten Nutzung von Silizium und einer Reduzierung der Produktionskosten geführt. Dies umfasst Technologien wie kristalline Silizium-Perowskit-Hybridsolarzellen (siehe unten) und Silizium-Wafer mit hoher Reinheit und niedrigerer Dicke.

JinkoSolar ist einer der größten Hersteller von kristallinen Siliziumsolarzellen und Solarmodulen weltweit. Das chinesische Unternehmen hat viel in die kontinuierliche Verbesserung der Produktionstechnologie und Materialien investiert und konnte in dieser Hinsicht beachtliche Resultate vorweisen.

Jinkosolar Holding Co Ltd Aktie Chart

Dünnschicht-Solarzellen

Dünnschicht-Solarzellen bestehen aus dünnen Schichten von photovoltaischem Material wie amorphem Silizium, Cadmiumtellurid oder Kupfer-Indium-Gallium-Selenid. Diese Materialien ermöglichen eine kostengünstigere Herstellung im Vergleich zu herkömmlichen kristallinen Siliziumzellen. Fortschritte in der Dünnschicht-Technologie haben die Effizienz verbessert und die Produktionskosten gesenkt.

Eines der weltweit führenden Unternehmen für Dünnschicht-Solartechnologie ist First Solar, insbesondere für Cadmiumtellurid-(CdTe-)Solarzellen. Die US-Amerikaner waren maßgeblich an den Fortschritten in der Herstellung von CdTe-Solarzellen beteiligt, die zu niedrigeren Produktionskosten und höherer Effizienz geführt haben.

First Solar, Inc. Aktie Chart

PERC-Technologie

Passivierte Emitter- und Rückkontakt (PERC)-Solarzellen sind eine verbesserte Version von Standard-Siliziumsolarzellen. Durch die Einführung einer passivierten Rückseitenstruktur und eines Rückkontakts wird die Lichtabsorption und die elektrische Leitfähigkeit verbessert, was zu einem höheren Wirkungsgrad führt. PERC-Solarzellen haben die Standardtechnologie in der Solarindustrie weitgehend abgelöst.

LONGi Solar ist ein chinesischer Hersteller von monokristallinen Siliziumsolarzellen und -modulen. Sie haben eine führende Position in der Entwicklung und Herstellung von monokristallinen PERC-Solarzellen erreicht, die eine höhere Effizienz bieten als herkömmliche Siliziumzellen.

Bifaziale Solarmodule

Bifaziale Solarmodule können Licht von beiden Seiten aufnehmen, was ihre Energieerzeugungskapazität erhöht. Diese Module werden auf Oberflächen installiert, die sowohl direktes Sonnenlicht als auch reflektiertes Licht erhalten können, wie beispielsweise auf dem Boden oder auf speziellen Montagesystemen.

Trina Solar ist einer der größten Hersteller von Solarmodulen und hat eine breite Palette von Produkten entwickelt, darunter bifaziale Solarmodule und PERC-Solarzellen. Die Chinesen haben kontinuierlich in Forschung und Entwicklung investiert, um ihre Technologie zu verbessern und die Kosten zu senken.

Trina Solar Aktie Chart

Organische und hybride Solarzellen

Organische Solarzellen verwenden organische Halbleitermaterialien, die kostengünstig hergestellt und auf flexible Substrate gedruckt werden können. Hybride Solarzellen kombinieren organische Materialien mit anorganischen Nanomaterialien, um die Effizienz und Stabilität zu verbessern. Fortschritte in der organischen und hybriden Solarzellentechnologie haben das Potenzial für flexible und kostengünstige Solarmodule eröffnet.

Diese Technologien befinden sich aber noch in der Entwicklung und sind noch nicht zur Gänze ausgereift. So lag der Wirkungsgrad von organischen Solarfolien in 2023 noch bei 9 %, während Silizium-Solarzellen hier bereits 20 % erreichen. Doch im selben Jahr tauchte eine Studie aus Hongkong auf, in der Wissenschaftler infolge kleinerer Veränderungen am Material den Wirkungsgrad auf 19 % steigern konnten.

Heliatek ist ein deutsches Unternehmen, das sich auf die Entwicklung von organischen Solarzellen spezialisiert hat. Die Dresdner haben dünnste und leichtgewichtige Solarfolien entwickelt, die flexibel und leicht integrierbar sind, zum Beispiel in Gebäudestrukturen wie Häuserwänden oder Balkons.

Das britische Unternehmen Oxford PV konzentriert sich hingegen auf die Entwicklung von hybriden Solarzellen, die Perowskitmaterialien mit kristallinem Silizium kombinieren. Die Briten haben eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht, Perowskit-Solarzellen auf herkömmliche Silizium-Solarzellen aufzubringen, um deren Effizienz zu steigern. Oxford PV arbeitet eng mit anderen führenden Unternehmen in der Solarindustrie zusammen, um ihre Technologie zu kommerzialisieren.

Fazit

Solarmodule sind mithin der größte Kostenfaktor in der Kalkulation der Gestehungskosten von Solarenergie. Die technologischen Fortschritte in den letzten fünfzehn Jahren in diesem Bereich haben folglich maßgeblich dazu beitragen, dass Solarstrom mittlerweile konkurrenzfähig ist zu anderen Energieträgern. Es gibt Expertenstimmen, die dennoch weiteres Potenzial zu Kostendeckung sehen und einen Preis von 10 Cent pro Watt für realistisch halten.

Wichtige Impulse sind aus meiner Sicht zum Beispiel von flexibleren Lösungen wie den erwähnten organischen Solarfolien zu erwarten. Vorausgesetzt natürlich, dass diese Neuentwicklungen solide Wirkungsgrade erreichen. Untersuchungen aus der jüngsten Vergangenheit zeigen, dass dies prinzipiell möglich ist. Solche Lösungen würden den Nachfrageboom nach Solarenergie im privaten Sektor, den wir gerade in Deutschland beobachten, sicherlich noch weiter anheizen.