Elektronikchemikalien von BASF für Solarzellen. Die Effizienz Silizium-basierter Solarzellen steigern, ihre Wirtschaftlichkeit erhöhen und chemisches Know-how in der Solarzellenindustrie etablieren – diese Ziele hat sich die BASF auf die Fahnen geschrieben. Das Unternehmen ist einer der führenden Hersteller von Elektronikchemikalien und plant, diese Position auf den boomenden Solarzellenbereich auszudehnen. Mit Innovation, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit will die BASF in Zukunft den Solarmarkt entscheidend mitentwickeln.

Die auf die Erde eingestrahlte Sonnenenergie beträgt etwa das Zehntausendfache des aktuellen Bedarfs, und es gibt sie – zumindest was die Energieprimärkosten betrifft – zum Nulltarif. Darüber hinaus ist sie nach heutigem Wissenstand unerschöpflich und sauber. Emissionen fallen nicht an, damit ist sie gut geeignet im Kampf gegen den Klimawandel. Eine Möglichkeit, die Sonnenenergie nutzbar zu machen, ist die direkte Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie, also Photovoltaik. 2007 wurden Solarzellen – Herzstück der Photovoltaik – mit einer Nennleistung von ungefähr 4 GW Strom erzeugt. In 10 Jahren rechnet man mit einer jährlichen Produktion von bereits weit über 20 GW.

Die perfekte Solarzelle

In Solarzellen steckt jede Menge Chemie. Sie bestehen aus Halbleitern, die unter Zufuhr von Licht elektrisch leitfähig werden. Rund 85 % aller weltweit produzierten Solarzellen nutzen Silizium als Halbleitermaterial. Dazu wird flüssiges Silizium in Blöcke gegossen, die anschließend in hauchdünne Scheiben gesägt werden, sog. Wafer, die die Grundlage für die Solarzellen bilden. Dabei kommen Chemikalien, die beim Schneiden der Siliziumscheiben als Schmier- und Kühlmittel benötigt werden, zum Einsatz, beispielsweise Glykole.

Die gesägten Wafer durchlaufen nun noch mehrere chemische Bäder, um einerseits Sägeschäden zu beheben und andererseits eine Oberflächenstruktur auszubilden, die geeignet ist, möglichst viel Licht einzufangen und nur wenig wieder zu reflektieren.

Auch in diesem Prozess-Schritt spielen Chemikalien, wie z. B. Salpetersäure; Flußsäure oder auch Schwefelsäure eine entscheidende Rolle. Anschließend wird der so gereinigte und texturierte Wafer gezielt mit Phosphor-Atomen verunreinigt, um die halbleitenden Eigenschaften des Siliziums an die Anforderungen anzupassen. Dies wird in der Regel durch Behandlung mit hochreinem Phosphoroxychlorid (POCl3) erreicht.

Nach einigen weiteren Prozessschritten entstehen dann fertige Zellen – meist quadratische Scheiben mit einer Seitenlänge von 156 mm, die dann zu Modulen zusammengesetzt werden. Heutige Solarzellen sind in der Lage über 15 %, teilweise sogar über 20 % der auftreffenden Sonneneinstrahlung in elektrischen Strom umzuwandeln.

Optimierung der Produktionsprozesse und höherer Wirkungsgrad

Der Fortschritt in der Solarzellenindustrie hat zu einer enormen Nachfrage nach innovativen Materialien und Prozessen bei der Zellenherstellung geführt. Und hier setzt die BASF an: Im Wesentlichen geht es um die Optimierung der Produktionsprozesse und um die Erhöhung des Wirkungsgrads der Solarzellen; beides führt zu größerer Wirtschaftlichkeit und macht somit die Photovoltaik kostengünstiger. Beides wiederum trägt zu einer weiteren Verbreitung dieser umweltfreundlichen Technologie bei.

„Der Weg dorthin führt über strategische Partnerschaften mit führenden Anlagenbauern in Deutschland und in der Schweiz, denn sie treiben die Innovation bei der Solarzellentechnologie voran“, sagt Hansjoerg Nickel, Leiter des globalen Business Managements Elektronikchemikalien bei der BASF. „Uns geht es darum, die dabei eingesetzte Chemie zu optimieren.“

Bei den gemeinsamen Projekten steht die Entwicklung von neuartigen und kostengünstigeren Texturierungsmischungen im Vordergrund. Sie sollen es ermöglichen, die Effizienz der Solarzellen zu erhöhen. Darüber hinaus geht es um die Entwicklung von verbesserten Schneidflüssigkeiten, wodurch Wafer schneller und noch dünner geschnitten werden können.

„In einer Industrie, die geprägt ist von hoher Dynamik, die sich fortwährend verändert und einem intensiven Wettbewerb ausgesetzt ist, unterstützen wir die führenden Anlagenbauer bei der Entwicklung der nächsten Produktgeneration, die sie an die Spitze der Entwicklung setzen“, erklärt Nickel weiter. Dabei ist die Solarzellenindustrie hochgradig abhängig von der Reinheit und der konstanten Qualität der Produkte.

Markt wächst im zweistelligen Bereich

Die Wachstumschancen in der Solartechnologie sind enorm, denn Klimaschutz hat sich – trotz Finanzkrise – zum globalen Thema entwickelt. In Europa und Asien boomt der Solarzellenmarkt. In den kommenden Jahren sollen weltweit Anlagen zur Herstellung von Solarzellen mit einer Leistung von mehreren Gigawatt gebaut werden. Diese können mehrere Millionen Haushalte mit Strom versorgen.