Der Erfolg der Photovoltaik: Eine reine Silizium-Geschichte

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1 Der Erfolg der Photovoltaik: Eine reine Silizium-Geschichte Jürgen H. Werner Institut für Photovoltaik, Universität Stuttgart 18. März 2014

2 Katastrophenmeldungen 2013 Bosch steigt aus! Schott steigt aus! Solarworld ist (fast) am Ende! Insolvent: Sunways, Sovello, Centrotherm, Q-Cells, etc., etc., Deutsche Firmen zu wenig in Forschung investiert Photovoltaik-(Forschung) macht keinen Sinn mehr! Photovoltaik am Ende!

3 Überblick 1. PV-Installationen 2013: 130 GW p weltweit, 35 GW p in D Der Markt explodiert 2. PV und Geld PV-Strom schlägt Kohlestrom! Module billiger als Fenster! 3. Warum PV-Strom so billig ist!. Exzellente Zukunft für Photovoltaik!

4 Alte Sprüche gleich erledigt! Energierückzahlzeit: 1 bis 2 Jahre. Flächen: auf 800 km² (von 3000 km 2 ) günstig gelegene Dachflächen passen 120 GW p PV. Früher (bis 2008): PV-Strom wird nie wirtschaftlich! Viel zu teuer, viel zu teuer! Heute: Kohlestrom nicht mehr wirtschaftlich! PV-Strom viel zu billig, viel zu billig!

5 1. PV-Installationen

6 PV in Deutschland (Dez. 2013) installed PV-power [MW] MW 0.02 km 2 Wachstum: Faktor in 20 Jahren year 35 GW 250 km 2 52 GW 2020: 650 W pro Kopf 2013: 5 % Strom aus PV

7 PV Leistungskarte (2013) 2013: 440 W p /person 2020: 650 W p /person Source: Market Outlook, EPIA, 2013 Weltweit: 130 GW p 20 W p /person

8 2. PV-Strom, Kosten

9 PV-Strom, Kosten electricity prod. cost C PV [ /kwh] 0,30 0,25 0,20 0,15 0, ct 5-7 ct 0, ct T = 2000 /kw p Germany, Japan 1500 /kw p n = 20 Jahre i = 5 % 1000 /kw p 500 /kw p 0, annual energy yield E ann [kwh/(kw p a)] Cyprus South Africa C K PV 1 T E ann i (1 K i) n

10 Stromgestehungskosten Photon 11/2013, S. 17

11 Deutsche Bank: Zweiter Goldrausch für Photovoltaik beginnt 08. Januar 2014 Das Finanzinstitut rechnet mit einem weiteren Zuwachs bei der installierten Photovoltaik Leistung weltweit könnten bereits Anlagen mit 56 Gigawatt Gesamtleistung installiert werden. In diesem Jahr (2014) werden nach Ansicht der Analysten erneut die Länder USA, Japan und China die wichtigsten Photovoltaik Märkte darstellen. Dort sei ein Zubau zwischen acht und zwölf Gigawatt in diesem Jahr möglich. Für Europa gehen die Analysten 2014 von einer neu installierten Leistung zwischen sieben und acht Gigawatt aus. Daneben werden bei der Deutschen Bank aber auch neue Märkte gesehen, die wesentlich zum weiten Wachstum des Photovoltaik Weltmarkts beitragen könnten so werden Indien, Südafrika, Mexiko, Australien, der Nahe Osten, Südamerika und Südostasien genannt. In der Mehrheit dieser Märkte gebe es bereits eine Netzparität der Photovoltaik.

12 3. Warum ist PV-Strom auf einmal so billig? und haben andere Materialien als Silizium überhaupt noch eine Chance?

13 Jährlicher Weltmarkt PV-Module PV-modules [MW] MW PV total a-si CdTe c-si CIGS 37 GW Faktor 2000 in 30 Jahren!!! year

14 Marktanteil Dünnfilmmodule Market Share [%] Crystalline Si Thin Films pred. for > 2012 by NPD Solar Buzz, Aug

15 Lernkurve für Module aus kristallinem Si 1976 Faktor 100 in 40 Jahren!! 65 $ct/w p = 50 ct/w p Module Price M [$/Wp]

16 Tatsachen 2014 Si Scheibe Modul Fliesen Ziegelsteine (15 %) ct/w /m bis bis : /m²

17 Eine Rechnung für 2014 Module: 50 bis 60 ct/w p = 500 bis 600 /kw p. Wie viel kostet das Gesamtsystem? Komponenten Preis [ /kw p ] Anteil [%] Module, M Inverter, Gerüst, Versicherung, Gewinn des Installateurs, Fix Aufständerung, Kabel, Lohnkosten, BOS Summe, T T M BOS FIX flächenabhängig = %

18 4. Höhere und niedrigere Wirkungsgrade und andere Materialien

19 Wie viel mehr/weniger bezahlt Installateur? Allowed Add. Module Price M [ct/w] /m² 40 /m² 20 /m² 100 /m² BOS = 80 /m² M BOS M allow ref 1 ref 56 ct/w 1 allow Module Efficiency [% ]

20 Niedrigerer Wirkungsgrad Allowed Add. Module Price M [ct/w] /m² BOS = 80 /m² 60 /m² 40 /m² 20 /m² Module Efficiency [% ]

21 Höherer Wirkungsgrad Allowed Add. Module Price M [ct/w] /m² BOS = 80 /m² /m² /m² /m² Module Efficiency [% ]

22 ipv-laser Rückseitenzelle Zelle: 22 % Module: 20 % PSG FSF n-type SiO 2 SiN x emitter SiO 2 +SiN x BSF contacts Laserprozesse - Schnell - Keine Defekte - Keine Maskierung, Lithografie Äquivalenter Marktpreis: 63 ct/w p Herstellkosten: 50 ct/w p Überführung in Produktion Morris Dahlinger, Kai Carsten, Renate Zapf-Gottwick, Jürgen Köhler,

23 5. Wohin forschen? - Speicher und Systeme - Anlagenwartung, -charakterisierung

24 5.1 Anlagenwartung

25

26 Daylight Luminescence System Electroluminescence Photoluminescence Schott EFG Sunpower IBC Monocrystalline Sanyo HIT Multicrystalline Patentanmeldung: DE Liviu Stoicescu, Michael Reuter

27 5.2 Speicher auf Basis Silizium - Silizium-Anode für Li-Ionen-Akkus - Si/Luft-Batterien - (Silizium-Superkondensatoren)

28 Silizium: höchste Speicherfähigkeit für Li Li 22 Si

29 Zusammenfassung 1. PV-Installationen 2013: 130 GW p weltweit, 35 GW p in D Der Markt explodiert 2. PV und Geld PV-Strom schlägt Kohlestrom! Module billiger als Fenster! 3. Silicium hat PV-Strom billig gemacht!. Exzellente Zukunft für Photovoltaik!

30 Energiewende, Elektrizität Endenergie

31 Strom aus Erneuerbaren Energien (2012) Stro Gesamt: 617 TWh 4,6 % 22 % erneuerbar 7,3 % 6,6 % 3,3 %

32 Global Annual Solar Insolation