Flexible Solarmodule aus der Schweiz auf dem Weg

14. Nationale Photovoltaik-Tagung 2016
Flexible Solarmodule aus der
Schweiz auf dem Weg zum Markt
www.flisom.ch
U. Rühle, 23.02.2016
Agenda
I.
II.
Rückblick
Voraussetzung: richtiges Material
und richtige Technologie
III. Übergang vom Labor zur Produktion
IV. Produkte und Märkte
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Geduldige Investoren: 10 Jahre flexibles CIGS
ETH-Spin-off
1. Finanzierungsrunde
2. Finanzierungsrunde
2005
2007
Awards
Cti-start up
2009
•
•
3. Finanzierungsrunde
2013
2011
Aufbau Entwicklungsline
auf EMPA Campus
Entwicklung innovativer
Produktionsmaschinen und
Prozesse
4. Finanzierungsrunde
2015
Planung und Aufbau der
15MW Produktionslinie
Niederhasli/ZH
Ramp-up,
Modulfertigung
ZKB-Technopark
Pioneer prize
Forschungspartner
Verbesserungder Weltrekordwirkungsgrade für flexible
CIGS Solarzellen auf Plastik bei der Empa
17.8%
18.7%
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20.4%
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CIGS (CuInGaSe2) – ideales Absorbermaterial für
flexible Dünnschichtsolarzellen
•
Nur einige Mikrometer Dicke an Material sind notwendig
•
Höchste Wirkungsgrade unter den Dünnschichsolarzellen
•
Wirkungsgrade sind mit poly-Si-Zellen vergleichbar
•
Ausgezeichnete Leistungstabilität
•
Energierücklaufzeit ist kürzer als für Si-Zellen
•
Grossflächige Beschichtung auf verschiedenen
Substratmaterialien ist möglich
Highest record efficiencies of solar cells (area: ~0.5 cm2)
Substrat
Glas
Stahl
Aluminium
Polymer
Wirkungsgrad
22.3% *
17.7% *
16.2%
20.4*
Institut
Solar
Frontier
EMPA
EMPA
EMPA
* Independently certified measurement
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Aufbau der Flisom Solarzelle
ZnO:Al / i-ZnO
Puffer
Funktion
Beschichtungsprozess
Frontkontakt
Sputterbeschichtung
Puffer
Nasschemische Besch.
Absorber
Vakuumverdampfen
Rückkontakt
Sputterbeschichtung
(Kathodenzerstäubung)
Substrat
50m – 2,5km Rolle
CIGS
1 µm
Cu(In,Ga)Se2
Mo
Polyimid
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Monolithisch verschaltete Solarzellen werden zum
Modul
e-
Front Contact
CIGS
Laser
Laser
Laser
P3 Schnitt
P2 Schnitt
P1 Schnitt
Back contact
Polyimide substrate

Spannung und Strom können flexibel gestaltet
werden

Anzahl der Verschaltungen bestimmt
Spannung

Fläche der Streifenzellen bestimmt Strom

Abstand zwischen P1 und P3 muss minimal
sein, da elektrisch tote Fläche
0.6V
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0.6V
0.6V
0.6V
0.6V
0.6V
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Einfacher industrieller Herstellungsprozess
Einfacher Herstellungsprozess – von der Rolle zum Modul
Substratrolle
Fertiges Produkt
Technologische Vorteile
•
•
•
•
•
Geringe Herstellungskosten durch Rolle zu Rolle Verfahren
Niedertemperatur CIGS-Koverdampfungsprozess
Eigene Entwicklung der Koverdampfungsanlage und Verdampferquellen
Patentierte Beschichtungs- und Strukturierungsprozesse
Modulare Produktplattform basierend auf flexiblem Substrat entwickelt
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Technologietransfer vom Labor in die Produktion
•
•
•
•
•
•
•
•
Prozessentwicklung in Entwicklungslinie – industrielle Umsetzung in Produktion
Aufbau der 15MW Produktionslinie in Niederhasli
Einweihung im Juni 2015
Hochskalierung - Substrate 50cm -> 100cm, Maschinen und Prozess
15MW Produktion ist Entwurf für >100MW Produktionslinie
Produktentwicklung - Zuverlässigkeitstests
Modulgrösse bis 1x3m2 auf flexibler und semi-flexibler Basis
Demoninstallationen vor Markteintritt – Schweiz – restliches Europa
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Flisoms CIGS-Technologie bietet die Flexibilität
verschiedene Märkte zu erobern
Konventionelle PV
•
•
•
Schwere und starre Module
Nicht unterscheidbare Massenware
Hoher Energieverbrauch bei der
Herstellung
Flisoms Next-Gen CIGS PV
•
•
•
Flexible, leichte Module
Variable Formen und Grössen
Geringer Energieverbrauch bei der
Herstellung
11-18 kg/m2
•
•
•
•
1-3 kg/m2
Dünnschicht Photovoltaik auf flexiblem Substrat
wird in unterschiedliche Endprodukte
weiterverarbeite
Rückseitenmaterial bestimmt Flexibilität
Produkte für verschieden Märkte sind einfach
herzustellen
Fokus auf Gebäudehülle
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Flisoms Module führen zur Wertsteigerung der
Gebäudehülle
Integriertes Solardach/ Solarfassade
•
•
•
Reduzierte Installationskosten durch Integration
Einfache Installation grosser Flächen möglich
Hochwertige Spezialapplikationen für Abschattung und zur Ertragsoptimierung
Add-on Panels auf Dach und Fassade
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BIPV-Markt ist wegen fehlenden Produkten noch sehr
klein – aber mit dem richtigen Produkt sehr attraktiv
Quelle:Global Market Outlook 2015-2019, SolarPowerEurope;
BIPV Markets Analysis and Forecasts 2014-2021, NanoMarkets
 Wachstumsmarkt BIPV
• 2014 3 Mrd. USD
• 2022 16 Mrd. USD
Quelle: Nano Report, BIPV Markets Analysis and Forecasts 2014-2021
• CIGS wird flexiblen BIPV-Markt ab 2019 dominieren
• 50 MW Marktvolumen schon in 2017
• Zuwachs auf 900 MW Marktvolumen bis 2021
BIPV-Marktanteil wächst mit fast 50% über die nächsten Jahre, CIGS wird im nicht-Glas Bereich
führende Rolle spielen
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Weltweiter Dachmarkt – riesiges Potential und im Fokus
der Flisom Produkte
Marktpotential – Neu installierte Solardächer
2016
2021
11’650
13’350
Jährliche Installation an für PV nutzbaren Dachfläche in West Europa
(Millionen qm) (<2% der Jahresfläche – konservativer Ansatz)
133
141
Abgeschätztes Potential für PV in West Europa (GW)
3.0
3.2
2016
2021
185’550
209’300
Existierende für PV geeignete Dachfläche in West Europa
(Millionen qm) bei 0.4% Renovierungen pro Jahr (Konservativer
Ansatz)
742
837
Estimated existing PV potential for West Europe (GW)
16.7
19.0
Jährliche Installation an Dachflächen (Millionen qm)
Marktpotential – Retrofit mit Solardächer
Weltweite Wohngrundfläche (Millionen qm)
Quelle: Freedonia world roofing report 2010, IEA
Abschätzung basierend auf 15% Metalldachfläche und 15% Modulwirkungsgrad
Bilder zur Veranschaulichung: Dächer mit integrierten flexiblen Flexcell und Unisolar Solarmodulen
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Vielen Dank für Ihr Interesse
Gesucht:
• Standorte für Demo- und Testinstallationen in der Schweiz und Europa
• Systems- und Applikationsingenieur mit Erfahrung im Bereich BIPV und
Dünnschicht PV
Die Inbetriebnahme der 15MW Produktionslinie und die Produktentwicklung wird mit
Unterstützung des Bundesamtes für Energie durchgeführt
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