Photovoltaik Vom Silicium zur Sonnenenergie

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1 CREATING TOMORROW`S SOLUTIONS Photovoltaik Vom Silicium zur Sonnenenergie Dr. Wolfgang Storm, 4. April von 37

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3 Inhalt WACKER und die Solarindustrie Herstellung von Polysilicium Wie funktioniert Photovoltaik? Wie grün ist Photovoltaik? Wie wirtschaftlich ist Photovoltaik? Entwicklung des Geschäftsbereiches Polysilicium 2 von 37

4 Was für ein Unternehmen ist WACKER eigentlich? WACKER ist Spezialchemiehersteller mit weltweiter Präsenz Technologieführer in den jeweiligen Sparten Innovatives Chemieunternehmen Größte bayrische Chemiefirma WACKER ist aber auch Best Solar Business in Europe (Bankhaus Lampe 1. Juni 2016) Globale Solarrangliste GCL (China) 2 Trina Solar (China) 3 Jinko Solar (China) 4 JA Solar (China) 5 WACKER (EU) 6 7 Hanwha Q-Cells (Korea) Canadian Solar (Canada) 8 OCI (Korea) 9 First Solar (USA) Quelle: F. Colville, PV Tech, 1. Apr von 37

5 WACKER POLYSILICON ist Hauptträger von WACKERs Solargeschäft, Silicium für WACKER elementar Umsatz % 4% 17% *933 Mio. *2.001 Mio. Siltronic WACKER SILICONES *1.195 Mio. WACKER POLYMERS *1.096 Mio. WACKER POLYSILICON *206 Mio. WACKER BIOSOLUTIONS 22% 37% Konzernumsatz Gesamtumsatz Geschäftsbereiche (inkl. Innenumsätze) Mio Mio. ** WACKER * einschließlich Innenumsatz ** Saldo Sonstiges / Konsolidierung -27 Mio. 4 von 37

6 Polysilicium als Ausgangspunkt für die Wertschöpfungskette in der Elektronik. Polysilicium Kristall Wafer Bauelement Elektronik Siltronic Polysilicium für die Elektronikindustrie 5 von 37

7 . und in der Photovoltaik Polysilicium Kristall Wafer Solarzelle Modul System Polysilicium für die Photovoltaik 6 von 37

8 Inhalt WACKER und die Solarindustrie Herstellung von Polysilicium Wie funktioniert Photovoltaik? Wie grün ist Photovoltaik? Wie wirtschaftlich ist Photovoltaik? Entwicklung des Geschäftsbereiches Polysilicium 7 von 37

9 Silicium SILICIUM mit MIT 26 % 26 das % DAS zweithäufigste ZWEITHÄUFIGSTE Element ELEMENT in der Erdkruste IN DER ERDKRUSTE Quarz (SiO 2 ) Si-Metall Polysilicium 8 von 37

10 Polysilicium hoher Reinheit essentiell für Halbleiter- und PV- Anwendungen, WACKER anerkannter Reinheits-Weltmeister 1 ppm parts per million 1 ppb parts per billion 1 ppt parts per trillion Tanklastzug mit ~10,000 Litern Tanker mit ~10,000,000 Litern Tachinger See mit ~10,000,000,000 Litern Polysilicium Reinheitsniveau 3-4 Zuckerwürfel* gelöst = 1 ppm 3-4 Zuckerwürfel* gelöst = 1 ppb 3-4 Zuckerwürfel* gelöst = 1 ppt * ~ 10 Gramm Zucker 9 von 37

11 Die Produktion von Polysilicium ist ein vierstufiger Prozess mg-si HCl Trichlorsilan Produktion (Wirbelschichtreaktor) Trichlorsilan Reinigung (Destillation) Polysilicium Stababscheidung (Siemens Prozess) Zerkleinern/ Reinigen Si + 3HCl HSiCl 3 + H 2 4 HSiCl 3 Si + 3 SiCl 4 + 2H 2 Stäbe mg-si 1000 C HCl Bruchstücke HSiCl 3, H 2 SiCl 4, 10 von 37

12 Andauernde Konzentration auf Kosten und Produktivität Spezifischer Energieverbrauch* Index = 100 Arbeitsproduktivität** Index = % % e Neue Abscheidereaktoren Neue Konverter Neues Prozessdesign * Prozess für Solar-Polysilicon e Größenvorteile, Mengensteigerung Reduktion von Ausschuss Automatisierung ** über alle Standorte gemittelt, direkt Beschäftigte inkl. Analytik 11 von 37

13 Inhalt WACKER und die Solarindustrie Herstellung von Polysilicium Wie funktioniert Photovoltaik? Wie grün ist Photovoltaik? Wie wirtschaftlich ist Photovoltaik? Entwicklung des Geschäftsbereiches Polysilicium 12 von 37

14 Prinzipielle Funktionsweise einer Solarzelle Die erzeugten Fotoladungsträger müssen durch die gesamte Wafer-Dicke diffundieren können um einen Fotostrom zu bewirken. Defekte wie metallische Kontamination, Kristallbaufehler, etc. reduzieren deren Diffusionslänge und damit den Fotostrom sowie Zellwirkungsgrad. Quelle: Sept09 13 von 37

15 Multikristalline Wafers mittels Blockgießen machen ungefähr 70% des globalen Solarwafer-Marktes aus. Herstellungsprozess multikristalliner Solarwafer Quelle: REC Scanwafer 14 von 37

16 Monokristalline Wafers mittels Czochralski-Ziehverfahren machen ungefähr 30% des globalen Solarwafer-Marktes aus. Herstellungsprozess monokristalliner Solarwafer Monokristalline Solarzellen sind teurer aber besser als multikristalline. Quellen: Siltronic AG 15 von 37

17 Vom Solarwafer zur Photovoltaikanlage Aus Silicium- Kristallen werden Solarwafer gesägt. Aus Wafern werden Solarzellen. Zellen werden in Module montiert. Module als Teil von Solaranlagen. 16 von 37

18 Solarzellen werden immer besser. Zellwirkungsgrad, Industriemittel (%) Multi (PERC) Mono (PERC) Super Mono Wie trägt WACKER mit seiner hohen Polysiliciumqualität bei? Erhöhung der Ausbeute in der Solarkristall-Produktion, weniger Abfall, besseres Recycling und Senkung der Produktionskosten für unsere Kunden Produktion von Solarzellen mit höheren Wirkungsgraden, d.h. Erzielung höherer Preise für das Endprodukt Genereller Trend zu immer höheren Anforderungen an den Wirkungsgrad von Solarzellen 17 von 37

19 Inhalt WACKER und die Solarindustrie Herstellung von Polysilicium Wie funktioniert Photovoltaik? Wie grün ist Photovoltaik? Wie wirtschaftlich ist Photovoltaik? Entwicklung des Geschäftsbereiches Polysilicium 18 von 37

20 Photovoltaik liefert als Stromquelle einen enormen Beitrag zum Schutz des Klimas Was ist der CO 2 -Fußabdruck? CO 2 -Fußabdruck (gco 2 Äqu./kWh) = ( 2 Ä ) ü ( ) 0 * combined cycle gas turbine Quelle: SolarPower Europe Faktenblatt -SUSTAINABILITY OF PHOTOVOLTAIC SYSTEMS The Carbon Footprint 19 von 37

21 Solaranlagen spielen die Energie immer schneller wieder ein Definition Energierückflusszeit t amort = " " " "/ = ä ä / = ä / Status der Solarindustrie Die Energierückflusszeit von Photovoltaiksystemen liegt je nach Standort und Technologie bei mittlerweile unter einem Jahr. Dies fällt bezogen auf eine Systemlebensdauer von circa 30 Jahren nicht mehr ins Gewicht. Modul-Energierückflusszeit (Jahre) Quellen: SolarPower Europe Faktenblatt -SUSTAINABILITY OF PHOTOVOLTAIC SYSTEM S The Energy Pay Back Time, Studienarbeit F. Feuerstein, Karlsruhe Institute of Technology von 37

22 Ökologische Regulierung der PV in Europa weltweit führend Recycling von Solarmodulen Recycling auf Europäischer Ebene durch die WEEE*-Direktive geregelt, muss von Staaten in nationales Recht umgesetzt werden Seit dem 13. August 2013 ist Sammeln und Recycling von Solarmodulen in Europa obligatorisch. Umsetzung in Deutschland durch Elektro-G**, geregelt. Ökodesign von Solarmodulen Ökodesign-Direktive regelt umweltgerechte Herstellung Europäischer Produkte (energieverbrauchend) Zuschnitt auf spezielle Produkte (z.b. Kühlschränke, Staubsauger,.) Photovoltaikmodule und Wechselrichter als erste stromerzeugende Produkte in Arbeitsplan der Ökodesign-Direktive aufgenommen PV-Recycling geregelt bevor große Mengen alter Module anfallen PV erster Stromerzeuger als Kandidat für Regulierung durch Ökodesignrichtlinie *Waste Electrical and Electronic Equipment Directive, ** Elektro-Elektronikgerätegesetz 21 von 37

23 Inhalt WACKER und die Solarindustrie Herstellung von Polysilicium Wie funktioniert Photovoltaik? Wie grün ist Photovoltaik? Wie wirtschaftlich ist Photovoltaik? Entwicklung des Geschäftsbereiches Polysilicium 22 von 37

24 Steile Lernkurve der Photovoltaikindustrie lässt weitere Kostenreduktion erwarten Mittlerer Modulverkaufspreis (USD*/Wp) Historische Lernkurve gültig seit den Anfängen der Photovoltaik Weltweite Verdopplung der Installationen ergibt ~ 23% Kostenreduktion Weltweites Potential für mehrfache Verdopplung der PV-Installationen vorhanden Dauerhafter Trend erwartet Modul-Absatzmenge kumuliert (MW) Quelle: VDMA ITPRV Roadmap 2017 * Wert von 37

25 Stromgestehungskosten der PV werden weiter abnehmen Systempreise von 500 /kw in 2-4 Jahren realisierbar PV Systempreise* (1000 /kw) *große Freiflächenanlagen Stromgestehungskosten ( /kwh)** ** 30 Jahre Betriebsdauer 1,5 1,0 0,5 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 Deutschland Japan China Italien Kalifornien 1.5 /Wp 1.0 /Wp 0.5 /Wp Wind Offshore Wind Onshore Gas Kohle 0,05 0,0 Deutschl. China USA Indien Japan Quellen: Markstudien, Industrieankündigungen, WACKER Analysen 0, Stromertrag (kwh/kwp) 24 von 37

26 Solarstrom-Vertragspreise mittlerweile bei 0,02 /kwh in sonnigen Regionen Niedrigste Solarstrom-Vertragspreise im jeweiligen Land ( /KWh) 5ct USA 3ct 3ct 4ct Peru Mexico Dänemark 4ct Spanien Marokko 5ct 6ct Deutschland 5ct 2ct VAE 5ct Indien 5ct 3ct Chile 5ct Zambia Australien Argentinien Quellen: SeeNews Renewables, Industrieverlautbarungen 25 von 37

27 Sinkende PV-Preise öffnen neue Märkte Indien & Rest der Welt werden 2017 das Marktwachstum treiben. Land e 2017e Frankreich 0,6 0,9 0,9 0,6 1,0 1,2 Deutschland 3,3 1,9 1,5 1,5 1,5 1,7 Italien 1,1 0,6 0,3 0,4 0,4 0,5 Europa übrige 5,8 4,0 5,9 3,7 4,2 4,0 4,5 Europa gesamt 10,8 7,4 8,6 6,2 6,7 6,9 7,9 Australien 0,9 1,0 0,9 0,8 1,0 1,0 1,2 China 12,9 13,2* 16,5* 30,5 24,0 27,0 Indien 1,0 1,0 2,1 4,2 4,4 8,5 9,5 Japan 6,8 9,3 10,8 8,0 8,5 7,5 8,0 USA 4,8 6,2 7,3 14,6 12,0 14,0 Rest der Welt 2,8 6,0 10,0 11,0 12,5 15,1 17,4 Gesamt 40 GW 44 GW 56 GW ~75 78 GW ~75 85 GW Quellen: SolarPower Europe, IHS, Industrieverlautbarungen, WACKER Schätzung; *2.6 GW Übertrag nach 2015 von 2014, ca. 4 GW nach 2016 von 2015 (installierte und nicht angeschlossene Kapazität) 26 von 37

28 Das globale PV-Wachstum verteilt sich auf immer mehr Schultern. Viele neue Länder tragen zu den 2016 Rekordinstallationen bei. Hidden Growth Champions des globalen PV-Marktes, Installationen 2016 (MW) Türkei 571 MW Pakistan ca. 600 MW Südkorea ca MW Mexico ca. 350 MW Jordanien ca. 250 MW Thailand ca. 800 MW Taiwan ca. 400 MW Philippinen ca. 500 MW Chile ca. 900 MW Brasilien ca. 400 MW Südafrika ca. 600 MW Quellen: IHS, Industrieverlautbarungen, WACKER Schätzung 27 von 37

29 Die PV steht weltweit erst noch am Anfang und wird weiterhin stark wachsen. Weltweite PV Installationen* (GW) Anteil PV an Stromerzeugung 30% % % % % % 0 0% Szenario 15% Szenario 25% Szenario 15% Szenario 25% * kumuliert Quellen: WACKER Analysen, IEA 28 von 37

30 Die kristalline Silicium PV wird auf absehbare Zeit die dominierende Solartechnologie bleiben. Technologieanteile 2016 α-si; 1% CdTe; 4% Andere; 1% CIGS; 2% Kristallines Si; 92% Quellen: Marktstudien, Industrieverlautbarungen, WACKER Analysen 29 von 37

31 Inhalt WACKER und die Solarindustrie Herstellung von Polysilicium Wie funktioniert Photovoltaik? Wie grün ist Photovoltaik? Wie wirtschaftlich ist Photovoltaik? Entwicklung des Geschäftsbereiches Polysilicium 30 von 37

32 Das Wachstum der Photovoltaik hat den Bedarf an hochreinem Polysilicium enorm ansteigen lassen Entwicklung des globalen Polysiliciummarktes (kt) von 37

33 WACKER POLYSILICON verteidigt seine Spitzenposition und wächst mit dem Markt (~ 20% Marktanteil) Polysilicium-Absatz und geplante Jahresendkapazitäten (kt) Jahresend- Kapazität e Anfang 2016 produzierte WACKER das erste Polysilicium in Tennessee. Im Laufe des Jahres wurde die Produktion hochgefahren und die Inbetriebnahme planmäßig abgeschlossen. 32 von 37

34 Polysilicium: ~ 3000 Arbeitsplätze und > 4 Mrd. Investitionen Produktionsstandorte, Vertriebsbüros und Nennkapazitäten* 40,000 t 20,000 t Charleston 20,000 t Nünchritz Burghausen Seoul Shanghai Tokyo Produktionsstandort und Hauptquartier Vertriebsbüro Produktionsstandort * in metrischen Tonnen pro Jahr 33 von 37

35 WACKER POLYSILICON im Werk Burghausen 34 von 37

36 WACKER POLYSILICON im Werk Nünchritz 35 von 37

37 Das Werk Charleston aus der Vogelperspektive 36 von 37

38 Zusammenfassung Rasantes Wachstum des weltweiten Photovoltaikmarktes aufgrund konsequenter Kostensenkung, Steigerung der Effizienz und der Notwendigkeit des Klimaschutzes PV und Wind zukünftig die wichtigsten erneuerbaren Energiequellen im Stromsektor Siliciumbasierte PV bleibt dominante Technologie, alternative Technologien mit < 10% Marktanteil WACKER POLYSILICON weltweit führend in der Herstellung von hochreinem Polysilicium, dem wichtigsten Grundmaterial der Photovoltaik und Mikroelektronik partizipiert an weltweitem Wachstum Die Photovoltaik ist auf dem Weg zu einer der wichtigsten Energiequellen zu werden. WACKER ist führender Teil dieser Entwicklung. 37 von 37