English
Bei Meyer Burger mit den drei deutschen Standorten Freiberg, Hohenstein-Ernstthal und Thalheim, das deutsche Solar Valley, werden heute im großen Stil Solarzellen und -module ‚Made in Germany‘ gefertigt. Damit dies zu wettbewerbsfähigen Preisen geschehen kann, vertraut der Schweizer Anbieter in seiner Produktionsstätte in Freiberg auf Ypsatoren von Bürkle. Die speziellen Laminatoren für PV-Module des Maschinenbauers aus Freudenstadt sind in der Branche einzigartig, was Schnelligkeit, Genauigkeit und die Qualität betreffen. In Ostdeutschland wird so ein entscheidender Beitrag zum Gelingen der Energiewende geleistet.
Schon einmal war die Region das Mekka der deutschen Solarindustrie. Anfang der 2000er Jahre entstanden hier diverse Produktions- und Lagerreinrichtungen für Photovoltaiksysteme. Doch knapp zehn Jahre später war Schluss, und seitdem kommen PV-Module fast nur noch aus China.
Doch mit der Forcierung der Energiewende erfolgte 2020 eine Weichenstellung – Meyer Burger baute eine eigene Produktion für die begehrten Module zur Stromgewinnung auf. Eine wesentliche Voraussetzung, die die Produktion von PV-Modulen hierzulande wieder wirtschaftlich interessant macht, ist ein Höchstmaß an Automatisierung. Und genau daran haben die Maschinen von Bürkle einen wichtigen Anteil.
PV-Module made in Germany
Rund 230 Meter misst in Freiberg eine Produktionsstraße für PV-Module. Insgesamt zwei Linien befinden sich aktuell am Standort. Eine weitere Halle mit einer weiteren Linie ist bereits im Aufbau und wird in Kürze den Betrieb aufnehmen, erklärt Prozessingenieur Julian Noll. Die Produktion in Sachsen läuft an 365 Tagen im Jahr rund um die Uhr. Aktuell verlassen täglich rund 6.000 PV-Module das Werk – nach der Erweiterung sollen es knapp unter 10.000 pro Tag sein.
Herzstück der Produktionsstraßen sind die Ypsatoren von Bürkle. Da die Laminierpressen mehretagig aufgebaut sind, macht es sie gerade für die Produktion in Freiberg so interessant, da dort die Räumlichkeiten begrenzt sind. Bei Meyer Burger hat man sich für Laminatoren mit insgesamt sechs Etagen entschieden. Theoretisch sind aber auch noch mehr Etagen möglich, weiß Daniel Klaus zu berichten, bei Bürkle im Bereich Forschung und Entwicklung tätig.
Durch den Einsatz der vier Ypsatoren in Freiberg konnte der Durchsatz auf gleicher Fläche gegenüber den bisherigen Laminatoren mehr als verdoppelt werden, berichtet Daniel Klaus weiter.
Dabei sind die Ypsatoren mit den Pressenmaßen 2.200 mal 2.400 Millimeter so ausgelegt, dass pro Etage immer zwei PV-Module gleichzeitig einfahren können. In der Regel haben Solarmodule für ein Hausdach eine Größe von 1.700 mal 1.000 Millimeter. Dies ist begründet durch das Format der so genannten Wafer. Die Solarzellen, die aus den Wafern hergestellt werden, produziert Meyer Burger ebenfalls in einer eigenen Produktion in Thalheim.
In den Ypsatoren sind insgesamt drei verschiedene Pressentechnologien integriert. In einem ersten Arbeitsschritt wird in der Vakuumpresse die Luft zwischen den einzelnen Schichten entzogen. Zugleich erfolgt hier auch die Vorlaminierung und Versiegelung der Module. Hierzu arbeitet der Ypsator mit Drücken von 500 bis 1.450 Millibar. Gerade die Möglichkeit, auch mit Überdruck zu arbeiten, ist ein weiteres Alleinstellungsmerkmal der Laminatoren aus Freudenstadt. Die nachfolgende Flachpresse schließt die Laminierung bei rund 150 Grad Celsius ab und vermeidet gleichzeitig eine Kantenquetschung. Für die Beheizung kommt in Freiberg Öl zum Einsatz.
Zwei Modulvarianten werden in Sachsen produziert. Auf der einen Seite so genannte Glas-Backsheet-Module – Black und White – und auf der Linie gegenüber die bifazialen Glas-Glas-Module. Diese gelten aufgrund ihrer Fertigungsart als langlebiger gegenüber den Backsheet-Modulen mit einer Folie auf der Rückseite. Allerdings sind sie auch geringfügig schwerer. Meyer Burger gibt eine Produktgarantie von 25 Jahren auf die Module mit Glas-Backsheet bzw. 30 Jahre für die Variante aus Glas-Glas. Im ersten Quartal 2023 lag der Anteil der produzierten Glas-Glas-Module bei etwa einem Drittel der Gesamtproduktion.
Nach dem Laminieren erfolgt der dritte Produktionsschritt im Ypsator, das so genannte Kaltpressen. Hierbei werden die Module per Wasserkühlung auf unter 30 Grad Celsius heruntergekühlt. Denn je kühler die Module den Laminator verlassen, desto leistungsfähiger in Sachen Energieausbeute werden sie. Im Ypsator dauert jeder einzelne Arbeitsschritt etwa 6,5 Minuten, so dass die PV-Module vom Eintritt bis zur fertigen Laminierung etwa 20 Minuten in der Maschine sind.
Zu Beginn jeder neuen Schicht werden die Maschinen auf volle Funktionsfähigkeit oder Verschmutzungen überprüft, um jederzeit ein perfektes Laminierergebnis zu gewährleisten.
Die Zuverlässigkeit der Maschinen von Bürkle ist dabei fast schon sprichwörtlich. Dies trifft natürlich auch auf die sechs Ypsatoren in Freiberg zu, die seit der Inbetriebnahme der ersten vier Maschinen vor über einem Jahr völlig störungsfrei arbeiten.
Entscheidung für Bürkle
Der Maschinenbauer aus Freudenstadt ist bereits seit einigen Jahren führend im Bereich der Laminatoren für die Fertigung von PV-Modulen. Durch den derzeitigen internationalen Boom – vor allem auch in den USA sowie weiteren Ländern Europas – trägt der Geschäftsbereich aktuell einen erheblichen Teil zum Gesamtumsatz bei, sagt Bürkle Vice President PV Kai P. Treuner. Nach seiner Einschätzung könnte die enorme Nachfrage der Branche nach diesen Maschinen noch etwa drei bis vier Jahre anhalten. Erst danach wird es zu einer Marktberuhigung kommen.
Ziel von Bürkle ist es, die Maschinen so zu konstruieren, dass die Produktion immer leistungsfähiger wird und die Module langlebiger werden.. Zu diesem Zweck gibt es eine Kooperation des Unternehmens mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, ISE. In dem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi, geförderten Projekt Gepard – Hochdurchsatz-Anlagen- und Prozesstechnologie für kristalline Solarmodule – soll die Produktivität in der Solarmodulherstellung gesteigert werden. Gleichzeitig gilt es, die spezifischen Modulkosten bei zugleich höchster Modulzuverlässigkeit zu senken. Der Laminationstechnologie kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Diese Technologien entwickelt Bürkle mit seinen Projektpartnern auf dem Waferformat M10 weiter, mit dem Ziel ein Produktionskonzept für eine 200 MW-Modul-Fertigung entwickeln.
Über eben dieses Forschungsprojekt kam auch der Kontakt zu Meyer Burger zustande. Der Schweizer Hersteller ist selbst im Bereich Maschinenbau tätig und stieg vor gut zehn Jahren in den Bau für Anlagen zur Zellfertigung ein. Mit dem Start der Produktion von PV-Modulen in Freiberg vor knapp drei Jahren fiel die Entscheidung, Maschinen künftig nur noch für den Eigenbedarf zu bauen. „Aus ehemaligen Mitbewerbern konnten so Partner werden, denn wir brauchen das Know-how von Bürkle, um unsere Leistungsfähigkeit deutlich zu steigern“, fasst Julian Noll zusammen.
Es wurde ein so genanntes Lastenheft formuliert, in dem die Anforderungen an die Laminatoren definiert sind. „Toll war, dass wir während der Planungsphase immer wieder im konstruktiven Austausch mit den Bürkle-Technikern waren, die die Ypsatoren letztlich sogar noch weiter optimieren konnten. Dabei hatten wir jederzeit die Möglichkeit, die Fortschritte und Anwendungen im Technikum vor Ort in Freudenstadt zu begutachten. Diese Form der besonders angenehmen Zusammenarbeit in Verbindung mit der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Maschinen macht Bürkle für uns zum Partner der ersten Wahl“, zieht Julian Noll Resümee.
Premium-Module
„Wir verbinden deutsche Ingenieurskunst mit Schweizer Präzision“, so der Slogan von Meyer Burger. Der Anspruch des Anbieters ist, Hochleistungsmodule zu produzieren. Dies gelingt auf der einen Seite durch die so genannte patentierte Smart-Wire-Technologie bei der Verbindung und Schaltung der einzelnen Zellen wie auch durch die Heterojunction-Technologie, dem eigentlichen Aufbau der Zellen. Mit beiden Technologien lässt sich im Vergleich zur Standardtechnologie, die darüber hinaus auch mit dem Schwermetall Blei arbeitet, ein höherer Energieertrag pro Fläche erzielen. Meyer Burger hat heute nach eigenen Angaben allein durch diese beiden Technologien einen technologischen Vorsprung von rund drei Jahren. Und diesen gilt es weiter zu festigen.
