Elektrisierende Kontakte
23.03.2023
Die Energiekrise ermöglicht ein Comeback der europäischen Solarindustrie. Gut für Firmen wie Teamtechnik. Die Dürr-Tochter baut Maschinen, die einzelne Solarzellen blitzschnell verschalten, sodass sie sich zu großen Modulen zusammensetzen lassen.
Metallrahmen gleiten auf Förderschienen, Lichter blitzen und Vakuumgreifer tanzen ihren gleichförmigen Rhythmus. Für Laien ist kaum zu erkennen, welche Aufgabe die komplexen Maschinen erfüllen, die von Teamtechnik in Freiberg am Neckar gebaut werden. Nur die Solarzellen, die sich zu Vorführzwecken in der Werkshalle stapeln, geben einen Hinweis, aus welcher Branche die Käufer kommen.
Die Dürr-Tochter stellt Spezialmaschinen für die Solarindustrie her. Diese sogenannten Stringer verbinden einzelne Solarzellen miteinander. Die so entstehenden Ketten werden später zu kompletten Modulen zusammengefügt und finden sich schließlich in Photovoltaikanlagen auf Dächern und Freiflächen wieder. „Da Solarmodule in großen Mengen gebraucht werden, muss die Produktion schnell und hochautomatisiert erfolgen“, sagt Konstruktionsleiter Thomas Fischer.
Die von Teamtechnik gebauten Maschinen tragen dazu bei, den rasant wachsenden Bedarf an Solartechnik zu decken. Denn die Photovoltaik ist neben der Windkraft entscheidend, um die Klimaziele zu erreichen. Außerdem lässt sich Solarstrom immer günstiger gewinnen. Auch deshalb haben sich zwischen 2012 und 2022 die weltweiten Erzeugungskapazitäten verzehnfacht. Bis 2025 erwartet die Branche eine weitere Verdoppelung.
Wir waren überzeugt: Das ist unser Ding.
Stefan Roßkopf, Geschäftsführer Teamtechnik
Spannende Verbindungen
Wie die Maschinen funktionieren, erklärt Fischer beim Rundgang durch die Fertigungshalle. „Der Stringer setzt die bruchempfindlichen Solarzellen aneinander. Dann werden diese in Reihe geschaltet, indem ein Kupferdraht aufgelegt und mit den auf der Zelle befindlichen Silberkontakten verlötet wird.“ Durch diese Verbindung fließt im fertigen Solarmodul der aus dem Sonnenlicht gewonnene Strom ab. Die Herausforderung bei diesem Produktionsschritt: Er muss schnell und trotzdem präzise und zuverlässig erfolgen. Für Teamtechnik kein Problem. Obwohl es bei der Positionierung von Draht und Zellen auf den Bruchteil eines Millimeters ankommt, laufen die Anlagen mit Taktzeiten von unter zwei Sekunden.
Wie ist das Unternehmen darauf gekommen, Stringer herzustellen? Die Anfänge liegen mehr als zwei Jahrzehnte zurück, erzählt Firmenchef Stefan Roßkopf. Damals suchte der Automatisierungsspezialist neue Geschäftsideen. In den Jahren nach der Gründung hatte Teamtechnik vor allem einzelne, auf Kundenbedürfnisse zugeschnittene Sonderanlagen gebaut. Nun sollten mehr Standardmaschinen hinzukommen – die in hohen Stückzahlen für einen großen Kundenkreis produziert werden und den mit jedem Auftrag verbundenen Aufwand überschaubarer machen. „Deshalb haben wir Anfang der 2000er-Jahre verschiedene Märkte sondiert“, sagt Roßkopf.
Die Zukunftsbranche der erneuerbaren Energien weckte das Interesse der Teamtechnik-Technologiescouts. Beim Blick auf die Produktion von Solarmodulen wurden sie stutzig: In zahlreichen Fabriken löteten Hunderte Beschäftigte die Solarzellen noch mit der Hand zusammen, um sie zu verschalten.
Das Management von Teamtechnik entschloss sich, einen einfacheren und schnelleren Weg zu finden. Eigentlich eine naheliegende Idee – die zuvor nur noch niemand konsequent weiterverfolgt hatte. „Wir waren überzeugt: Das ist unser Ding“, sagt Roßkopf. Ein Entwicklungsteam machte sich an die Arbeit.
Erfolgreiche Geschäftsidee
Im Jahr 2005 brachte Teamtechnik den ersten Stringer auf den Markt. Zwei Jahre später war das Unternehmen in der Lage, die Maschinen in Serie herzustellen. Besonders die wachsende chinesische Solarindustrie riss sich um die Technik aus Freiberg am Neckar. „Im Jahr 2011 waren wir Weltmarktführer“, sagt Roßkopf. Pro Woche verließen damals fünf Maschinen das Unternehmen. Rund 60 Prozent des Umsatzes machte Teamtechnik mit Stringern.
Dann begannen Wettbewerber in Asien, die Spezialmaschinen selbst zu bauen, und in Europa ging die staatliche Förderung der Solarindustrie zurück. Der Absatz von Stringern sank, doch Teamtechnik ließ sich nicht entmutigen und betrieb das Geschäft auf kleiner Flamme weiter.
Mittlerweile ist eine neue Generation von Solarzellen auf dem Markt. Sie erzeugt mehr Strom pro Quadratmeter, hat aber den Nachteil, dass sie die zum Löten notwendigen 200 Grad nicht verträgt. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE fanden die Fachleute von Teamtechnik einen Weg, Solarzellen mit leitfähigem Klebstoff zu verbinden. Neue Maschinen tragen den Kleber nun, einfach gesprochen, mithilfe eines feinmaschigen Siebs genau an den richtigen Stellen auf.
Comeback der Solarindustrie
Innovationen wie diese kommen gut an. Rund 20 der neuen Maschinen gehen an einen Kunden, der 2023 in Italien eine Fabrik für Solarmodule in Betrieb nimmt. Womöglich kommen im nächsten Jahr weitere große Aufträge hinzu. Roßkopf ist zuversichtlich. „Die westliche Solarindustrie bekommt wieder Auftrieb.“
Dafür gibt es mehrere Gründe. Auf der einen Seite verschaffen die Engpässe bei Öl und Gas der Solarbranche neuen Rückenwind. Zugleich wollen sich Unternehmen unabhängig von Zulieferern aus anderen Erdteilen machen. Außerdem pumpen die USA derzeit viele Milliarden Dollar in die Branche der erneuerbaren Energien, um die Inflation zu bekämpfen und ihre Wirtschaft anzukurbeln.
Roßkopf schätzt, dass der Wandel in der Energiewelt das Geschäft von Teamtechnik weiter beflügeln wird. Denn Teamtechnik stellt auch Montage- und Prüfanlagen für Batterien her, unter anderem für E-Autos und Heimspeicher. Damit ist das Unternehmen an wichtigen Stellen des Energiesystems von morgen vertreten.
So fließt schon heute Solarstrom von Wohnhausdächern nicht nur ins lokale Netz, sondern lässt sich dezentral im Keller speichern oder direkt in die Garage zum E-Auto leiten. Dessen Batterie könnte eines Tages sogar als Speicher das öffentliche Stromnetz entlasten.
Auf die Produkte der Dürr-Tochter setzt mittlerweile nicht nur die Energiebranche, sondern auch die Raumfahrt. Denn ins Weltall geschossene Satelliten beziehen ihren Strom aus Sonnensegeln – also Photovoltaikanlagen. Was Roßkopf besonders stolz macht: Die darin enthaltenen Solarmodule werden immer öfter mithilfe von Maschinen aus Freiberg am Neckar hergestellt.
Die Kraft der Sonne
Das Energiesystem von morgen
Die Energiewende verlangt Veränderungen. Um eine konstante Versorgung mit erneuerbaren Energien zu gewährleisten, muss das Energiesystem der Zukunft viele unterschiedliche Herausforderungen meistern. Unter anderem bedarf es einer intelligenten Verknüpfung von Erzeugung, Verteilung und Verbrauch des Stroms. Auch die Speicherung der Energie spielt eine zentrale Rolle. Denn mehr erneuerbare Energien heißt: mehr Volatilität im Stromnetz.
Photovoltaikanlage
Privatpersonen decken mit dem PV-Strom den eigenen Bedarf und speisen überschüssige Energie ins öffentliche Stromnetz ein.
Energiemanagement
Ein Energiemanager sorgt für eine bedarfsgerechte und intelligente Verteilung des Stroms sowie für eine möglichst effiziente Nutzung im eigenen Haushalt.
Stromnetz
Intelligente Stromnetze sorgen für eine effiziente Nutzung des dezentral eingespeisten Stroms.
Heimspeicher
Der tagsüber produzierte Solarstrom wird für den Abend und die Nacht in einer Batterie gespeichert. So können Haushalte mehr selbst erzeugten Strom verbrauchen.
E-Fahrzeug
E-Auto-Batterien dienen als dezentrale Speicherkapazitäten und speisen Strom zurück ins Netz, wenn er im Fahrzeug nicht benötigt wird.
Sonnige Zeiten
Die Sonne gehört zu den wichtigsten Energiequellen der Zukunft. Dr. Achim Kraft vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sieht enormes Potenzial für die Solartechnik – vorausgesetzt, die Unternehmen der Branche treiben die Entwicklung durch Innovationen weiter voran.
Die Photovoltaikindustrie ist mit 20 Jahren eine sehr junge Branche. Dennoch weist sie schon bemerkenswerte Erfolge auf. So gehört die Photovoltaik heute mit Stromgestehungskosten von um die 6 ct/kWh zu den günstigsten Energiequellen. Besonders in Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung hat sie Kohle-, Gas- und Atomkraft bereits abgehängt.
Der Strombedarf wird in Zukunft steil ansteigen, weil Haushalte, Fahrzeuge und Industrie fossile Brennstoffe schrittweise durch strombasierte Technologien ersetzen. Schätzungen zufolge benötigt allein Deutschland für ein vollständig regeneratives Energiesystem zwischen 300 und 450 Gigawatt an installierter Photovoltaikleistung. Heute sind es circa 60 Gigawatt.
Der Weg dorthin führt über verbesserte Produkte und effizientere Prozesse. So werden Solarzellen dünner, was Material spart, aber neue Verarbeitungsmethoden erfordert. Zusätzlich werden effizientere Solarzellentechnologien entwickelt, wie z. B. die Tandem-Solarzelle. Um diese hitzeempfindlichen Zellen der neuen Generation zu verschalten, kommt schon heute leitfähiger Klebstoff zum Einsatz. Diese Technologie hat weitere Vorteile. Eine Klebefügestelle ist flexibler, wodurch sie mehr thermomechanische Spannung aufnehmen kann als eine Lötverbindung. Kleben statt Löten ermöglicht es darüber hinaus, auf Blei zu verzichten.
Diese Beispiele zeigen nur einen kleinen Ausschnitt der Möglichkeiten, die es gibt, um die Photovoltaik noch besser zu machen. Sie führen uns vor Augen, wie wichtig das Engagement, der Pioniergeist und die enge Zusammenarbeit von Industrie und Forschung in diesem Bereich sind. Im Fall der Firma Teamtechnik hat sich dies bereits ausgezahlt. Unter anderem dank der gemeinsam mit dem Fraunhofer ISE entwickelten Klebetechnologie konnte Teamtechnik im vergangenen Jahr den größten Auftrag in der Firmengeschichte im Bereich Photovoltaik verzeichnen.
Dr. Achim Kraft arbeitet und forscht am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE im Bereich Photovoltaik. Als Experte für Verbindungstechnik unterstützt er unter anderem Teamtechnik bei der Weiterentwicklung der Klebetechnologie.
