Die Herstellung von Solarzellen ist fest in chinesischer Hand. (Bild: industrieblick - stock.adobe.com)
Unternehmen, die ihren eigenen Strom produzieren wollen, können auf eine Photovoltaikanlage setzen. Diese wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie um. Notwendig dafür sind Solarmodule, auch Solarpanels oder PV-Module unverzichtbar.
Solarmodule bestehen aus Solarzellen. Der Aufbau eines solchen PV-Moduls gliedert sich in die folgenden Schichten:
- Die oberste Schicht bildet das circa 4 mm dicke Frontglas. Es schützt das Modul vor Temperaturschwankungen, Regen, Hagel, Schnee, Blättern, Ästen und Verschmutzungen.
- Darunter befindet sich eine Kunststoff- oder Gießharzschicht. Sie soll das Eindringen von Wasser und Feuchtigkeit verhindern.
- Erst in der dritten Schicht befinden sich die miteinander verbundenen Solarzellen. Eine Antireflexionsbeschichtung steigert den Ertrag.
- Unter den Solarzellen befindet sich eine weitere Gießharz- oder Kunststoffschicht, sodass die Solarzellen von beiden Seiten wassergeschützt sind.
- Auf der Unterseite ist als Abschluss eine Kunststofffolie oder Glasplatte verbaut.
Wichtig für Solarzellen bzw. Solarmodule sind folgende Parameter:
Nennleistung: Sie bezeichnet die maximal mögliche Leistung unter Laborbedingungen und wird in Watt-Peak (Wp) angegeben. Daher spricht man auch von Peakleistung. Im Gegensatz dazu wird die Nennleistung für eine ganze Solaranlage in Kilowatt-Peak (kWp) angegeben.
Wirkungsgrad: Dieser beziffert, wie viel Prozent der einfallenden Sonnenenergie je Solarzelle in Strom umgewandelt werden kann. Abhängig von der Art des Moduls liegt der Wirkungsgrad zwischen 10 und bis maximal 24 Prozent. Der Wirkungsgrad einer kompletten PV-Anlage bezieht immer auch technische Verbrauchsverluste mit ein und ist daher etwas geringer als der Wirkungsgrad der Solarzellen.
Welche Art von Solarzellen gibt es und welche Hersteller sind die größten PV-Zellenproduzenten der Welt? Das erfahren Sie in unserem folgenden Ranking.
10. First Solar
First Solar aus den USA kommt mit 9,1 Gigawatt Absatz in 2022 zum ersten Mal unter die zehn größten Produzenten von Solarzellen. Das Unternehmen wurde 1999 im US-Bundesstaat Arizona gegründet. Es produziert Cadmiumtellurit-Dünnschichtzellen. Produziert werden die Module in den USA, Malaysia und Vietnam. In Deutschland war First Solar in Frankfurt/Oder mit einer Produktionsstätte vertreten, die im Zug des Niedergangs der deutschen Solarindustrie 2012 geschlossen wurde.
First Solar produziert zwei Sorten schwarzer Dünnschichtmodule. Diese haben nach eigenen Angaben einen Wirkungsgrad bis zu 18,6 Prozent - ein Wert, der für Dünnschichtmodule sehr hoch ist. Die Module werden eher im gewerblichen Gebrauch angewendet. Allerdings beträgt die Produktgarantie nur 10 Jahre. Bekannt geworden ist First Solar durch sein weltweit erstes Recyclingprogramm von Solarzellen.
9. Zhongli Talesun
Zhongli Talesun ist ein chinesisches Unternehmen, das 2022 9,8 Gigawatt absetzte (2021: 10,7 GW). Gegründet wurde es 2010 als Tochtergesellschaft der 1988 gegründeten Zhongli-Gruppe. Neben mono- und bifaszialen Modulen und Modulen unter der Bezeichnung The Feather produziert das Unternehmen auch Energiespeicher sowie Pack- und Panelbaugruppensysteme.
Was sind Topcon-Solarzellen?
Topcon steht für Tunnel Oxide Passivated Contact und beschreibt den spezifischen Aufbau dieser Solarzelle. Die Zellarchitektur wurde von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg bereits 2013. Die Grundidee des Topcon-Konzeptes besteht darin, dass das Metall der Anschlusskontakte nicht in Kontakt mit der Siliziumschicht kommt. Dadurch wird eine Rekombination der Ladungsträger verhindert, die ansonsten Leistungseinbußen an der Rückseite der Zelle verursachen würde.
Siliziumzellen sind aus einer n-Schicht (negativ) und einer p-Schicht (positiv) aufgebaut. Diese Schichten sind unterschiedlich dick, wobei die dickere Schicht bestimmt, ob man Solarzellen des p- oder n-Typs vor sich hat. Über viele Jahre dominierten in der Solar-Industrie die p-Typ-Zellen, da diese leichter herzustellen sind. Inzwischen setzen aber immer mehr Photovoltaik-Hersteller auf n-Zellen, aufgrund der höheren Wirkungsgrade und geringeren Leistungsverluste. Topcon-Zellen zählen zu den Solarzellen vom n-Typ.
8. Solar Space
Solar Space wurde 2011 gegründet und hat sich auf die Produktion von mono- und polykristallinen Solarzellen und Solarmodulen (Topcon und PERC) spezialisiert - sowohl p- als auch n-Typ-Module. Die Produktionskapazität für Solarzellen gibt Solar Space mit 40 GW an, die Kapazität der Solarmodulproduktion mit 6 GW. Das US-Unternehmen kam 2022 auf einen Absatz von 11,6 Gigawatt Solarzellen.
7. Trina Solar
Trina Solar ist ein chinesisches Unternehmen mit Sitz in der Provinz Jiangsu und zahlreichen Niederlassungen in Europa und den USA Gegründet wurde es 1997. Die Produktpalette von Trina Solar ist umfasst die ganze Wertschöpfungskette: von Ingots über Wafer zu Solarzellen und Solarmodulen. Der Produktionsschwerpunkt liegt auf mono- und multikristallinen Solarzellen als Standard- oder Halbzellen-Module. Die Garantie ist für europäische Verhältnisse mit zehn Jahren jedoch recht kurz.
14,5 Gigawatt Absatz in 2022 bringen Tina Solar auf den siebten Platz unter den größten Solarzellenproduzenten der Welt. Laut einer Untersuchung des Guardian bezieht Trina Solar einen Teils seines Polysiliziums zur Herstellung der Solarzellen aus der Zwangsarbeit von Uiguren in Xinjiang.
Was sind PERC-Solarzellen?
PERC steht für Passivated Emitter and Rear Cell. Auf Deutsch bedeutet das soviel wie "Zelle mit passivierter Emissionselektrode und Rückseite". PERC-Module erhöhen die Effizienz von Photovoltaikmodulen, indem sie den Teil des Lichts wieder in die Zelle reflektieren, das bis zur Rückseite der Zelle gelangt, ohne Strom erzeugt zu haben. Dies geschieht durch eine spezielle an der Rückseite des Moduls aufgetragene Schicht, die auch Rückseitenpassivierung genannt wird.
Warum ist das so? Vor allem rotes Licht verlässt häufig das Photovoltaikmodul, ohne dass sich Elektronen aus dem Halbleiter herausgelöst haben. Das liegt daran, dass rotes Licht eine größere Wellenlänge und dementsprechend weniger Energie hat. Wenn überhaupt erzeugt rotes Licht erst auf der Modulrückseite freie Elektronen.
Durch die Rückseitenpassivierung kann ein PERC-Modul rotes Sonnenlicht besser nutzen, das erhöht den Modulwirkungsgrad um bis zu ein Prozent. Vor allem bei schwachen oder diffusen Lichtverhältnissen in den Morgen- oder Abendstunden können PERC-Solarzellen daher eine bessere Leistung erzielen. Zu diesen Tageszeiten wird Blaulicht stärker gestreut und vor allem rotes Licht durchdringt die Atmosphäre.
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6. Canadian Solar
Der größte kanadische Hersteller von Solarmodulen ist Canadian Solar. Mit einem 2022er-Absatz von 16,8 Gigawatt kommt das Unternehmen auf den sechsten Platz unter den größten Herstellern von Solarzellen weltweit (2021: 8,7 GW). Damit macht es im Vergleich zum Vorjahr einen Platz gut. Gegründet wurde Canadian Solar im Jahr 2001 von Shawn Qu, der 1987 aus China nach Kanada emigrierte.
Das Unternehmen hat seinen Sitz zwar im kanadischen Ontario, doch die Produktion erfolgt größtenteils in China. Das Unternehmen verfügt noch über Standorte in anderen Ländern.
Neben Solarmodulen (Topcon-, HJT- und PERC-Module), stellt Canadian Solar auch Wechselrichter und Speicherlösungen her. Die Solarmodule sind in verschiedenen Ausführungen und Größen verfügbar, darunter Module mit bis zu 670 Watt und Module mit einem Wirkungsgrad von 22,8 Prozent.
5. Jinko Solar
Jinko Solar muss im Vergleich zu 2021 einen Platz abgeben. Der Absatz lag 2022 bei 23,9 Gigawatt (2021: 6,8 GW). Das Unternehmen wurde 2006 gegründet und hat seinen Sitz in Shanghai mit Niederlassungen in unterschiedlichen Ländern, darunter Deutschland.
Das Unternehmen stellt verschiedene Arten von Solarmodulen her, darunter Halbzellen und bifaziale Solarzellen. Die Module erreichen laut Jinko einen Wirkungsgrad von mehr als 22 Prozent. Auf die Leistung gewährt das Unternehmen eine Garantie von 30 Jahren. Laut einer britischen Studie bezieht JinkoSolar Polysilizium zur Herstellung seiner Solarzellen aus der Zwangsarbeit von Uiguren in der Provinz Xinjiang.
4. Longi
Longi ist im Vergleich zu 2021 vom dritten auf den vierten Platz abgerutscht. Mit 29,2 Gigawatt konnte der Hersteller seinen Absatz zwar enorm steigern (2021: 19,6 GW), die Konkurrenz hat ihre Produktion jedoch noch stärker ausgeweitet. Zu den Produkten gehören PERC-Zellen und bifaziale Photovoltaik in verschiedenen Abmessungen.
Das Unternehmen wurde im Jahr 2000 unter dem Namen Xi'an LONGi Silicon Materials Corporation gegründet und betreibt mehrere Standorte in China und anderen Ländern. 2023 hat Longi angekündigt, eine Zellfabrik in Deutschland bauen zu wollen.
HJT: Was ist eine Heterojunktion-Solarzelle?
Eine Heterojunction-Solarzelle (HJT) besteht aus mehreren Schichten von Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Bandlücken bzw. Energieniveaus. Dadurch kann die Zelle das Sonnenlicht effektiver in Strom umwandeln, was den Wirkungsgrad und die Leistung des PV-Systems verbessert.
Heterojunction-Solarzellen enthalten Schichten von amorphem und kristallinem Silizium, die unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts absorbieren. Sie fangen also ein breiteres Spektrum an Sonnenlicht ein und erzeugen auf diese Weise mehr Strom. HJT Zellen gelten als eine Art von Dünnschicht-PV-Technologie. Dank einer höheren Leerlaufspannung aktiviert eine Heterojunction-Solarzelle den Wechselrichter im Vergleich zu anderen Technologien früher und entsprechend schneller erfolgt eine Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom.
Welche Strategien für die Energiebeschaffung gibt es?
Für die Beschaffung von Energie stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung. Diese erklären wir im Einzelnen hier:
3. Aiko
Der drittgrößte Hersteller von Solarmodulen weltweit ist das chinesische Aiko Solar. Das Unternehmen erzielte 2022 einen Absatz von 30,7 Gigawatt (2021: 31,3 GW). Damit fällt es im Vergleich zum Vorjahr vom ersten Platz auf den dritten. Seinen Hauptsitz hat Aiko in Shanghai, besitzt aber mehrere Standorte und beschäftigt fast 6.800 Mitarbeiter.
Der Hersteller hat sich auf PERC-Zellen spezialisiert und stellte 2020 die erste 210-Millimeter-Zelle vor. Diese fertigt Aiko mittlerweile in Massenproduktion. Daneben produziert Aiko PERC-Zellen mit 166 und 182 Millimetern.
2. JA Solar
JA Solar ist der zweitgrößte Solarhersteller in China und weltweit. Das Unternehmen wurde 2005 in Shanghai gegründet., hat seinen Geschäftssitz heute in Peking und beschäftigt heute fast 30.000 Mitarbeiter. In Deutschland hat JA Solar eine Niederlassung in München.
Das Unternehmen produziert Solarzellen (monokristalline und polykristalline Halbzellen) und Standard-Solarmodule. 2022 kam JA Solar auf 36,2 Gigawatt Absatz.
1. Tongwei
Tongwei ist der weltweit größte Hersteller von hochreinem Silizium, Solarzellen und Solarmodulen. Der Absatz lag 2022 bei 38,1 GW (2021: 27,3 Gigawatt). Der Hauptsitz des Unternehmens liegt in Hefei in der chinesischen Provinz Anhui.
TW Solar verfügt aktuell über sechs Produktionsstätten in Hefei, Shuangliu, Meishan, Jintang, Yancheng und Nantong sowie das Tonghe-Projekt. Die jährliche Zellproduktionskapazität von Solarzellen beträgt bis Ende 2023 voraussichtlich 80 GW. Das Unternehmen will diese Kapazität bis 2026 auf 130 bis 150 GW ausbauen. 90 Prozent davon werden großformatige Zellen sein. Tongwei produziert PERC-Zellen in Größen von 166, 182 und 210 Millimetern sowie HJT-Zellen, die auch als Halbzellen hergestellt werden, und Topcon-Solarzellen.
Die Autorin: Dörte Neitzel
Dörte Neitzel ist Wissens- und Infografik-Junkie vom Dienst. Dinge und Zusammenhänge zu erklären ist ihr Ding, daher beschreibt sie sich selbst auch gern als Erklärbärin mit Hang zur Wirtschaft – was einem lange zurückliegenden VWL-Studium geschuldet ist. Nach einigen Stationen im Fachjournalismus lebt sie dieses Faible bevorzugt auf der Webseite der TECHNIK+EINKAUF aus und taucht besonders gern ab in die Themen Rohstoffe und erneuerbare Energien.
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