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Die internationalen Solarmärkte sind geprägt von wachsender Konkurrenz vor allem aus Niedriglohnländern und einer jährlichen Vergütungsdegression – gleichzeitig aber auch von zweistelligen Wachstumsraten.

Infolgedessen besteht die zentrale Innovationsaufgabe unserer Forschung und Entwicklung darin, die Kosten für Solarstrom über Prozess- und Produktverbesserungen kontinuierlich zu senken und Solarstrom »made by SOLARWORLD« in Kürze wettbewerbsfähig zu machen.

Unser Vorteil gegenüber anderen Herstellern von Solarstromtechnologien: Die SOLARWORLD bildet mit der SOLARWORLD innovations, der sunicon und der Konstruktionsabteilung »System- und Gestelltechnik« bei der SOLARWORLD AG in Bonn die Forschung und Entwicklung über die gesamte Wertschöpfungskette ab. Unsere Technologieentwicklung basiert auf dem Verständnis der Wirkungszusammenhänge vom Silizium bis zum fertigen System. Das bringt uns einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil hinsichtlich Innovationskraft und Kostensenkungspotenzialen.

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internationale Entwicklungskooperationen, 2008

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Zahl der F&E-Mitarbeiter gestiegen

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Mit ganzheitlichem Forschungs- und Entwicklungsansatz punkten. Die SOLARWORLD INNOVATIONS GmbH wurde Mitte 2007 als reine Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft der SOLARWORLD Gruppe am deutschen Standort Freiberg gegründet. Damit haben wir eine konzernweite, strategische Plattform für die Technologie- und Produktentwicklung geschaffen und die notwendigen Ressourcen, so dass wir Synergien nutzen können. Dazu gehören Entwicklungs- und Prüflabore für die Unterstützung der Qualitätssicherung, eine zentrale Patent- und Literaturverwaltung, das Intellectual Property (IP)-Management sowie ein zentrales Projektmanagement, das auch der konzernweiten Koordination öffentlich geförderter Entwicklungsvorhaben dient.


Organisation der Forschung und Entwicklung

Wie eng unsere Forschung und Entwicklung mit unserer Produktion verknüpft ist, zeigen unsere sogenannten Produktionstechnologieteams. In diesen Teams arbeiten Mitarbeiter der einzelnen Produktionsbereiche und der SOLARWORLD innovations eng zusammen. So wird unsere Forschung und Entwicklung vom Prinzip der direkten Umsetzungsmöglichkeit in die Produktion geleitet, was einen Zeit- und Effizienzgewinn bei Innovationen bedeutet.

Im Berichtsjahr erfolgten entsprechende Investitionsmaßnahmen in die Infrastruktur: Schwerpunkt war der Bau zweier Technika, in denen unter Bedingungen entwickelt werden kann, die den Produktionsgegebenheiten sehr ähnlich sind. Dort erfolgen die Fertigstellung der Prozess- und Anlagenentwicklung sowie die Evaluierung im Pilotmaßstab bis hin zur Produktionsreife.

Das Wafertechnikum, das der Kristallisations- und Waferentwicklung dient, ist rund 2.000 qm groß. Das Zell- und Modultechnikum verfügt über eine Fläche von rund 2.800 qm, dort wird vor allem an der Effizienzsteigerung in der Zell- und Modultechnologie gearbeitet. Auf weiteren rund 2.500 qm entstehen außerdem Labore für die Bereiche Entwicklung, Zuverlässigkeitsprüfungen und Qualitätssicherung sowie zusätzliche Büro- und Konferenzräume.

Der Rohbau des Wafertechnikums konnte im Herbst 2008 abgeschlossen werden. Die Anlagen wollen wir Anfang 2009 einbringen und die Produktion entsprechend zeitnah starten. Den Bau des Modultechnikums haben wir im Oktober begonnen, den Rohbau werden wir voraussichtlich im Juli 2009 abschließen können. Forschung und Entwicklung 2009+


Unsere zentralen strategischen Forschungsziele
  • Kosten senken: Entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit von Solarstrom sind die Kosten für Herstellung und Installation. Wenn es uns gelingt, die durchschnittlichen Produktionskosten durch Produktivitätssteigerungen um rund acht bis zehn Prozent p.a. zu senken – vom Silizium, über die Wafer, Zellen und Module bis hin zum kompletten System, dann können wir die erwartete Preisreduktion am Markt ohne wesentliche Margeneinbuße überwinden. Gleichzeitig kommt Solarstrom damit der Netzparität schrittweise näher. Vision Infolgedessen setzen wir einen unserer Entwicklungsschwerpunkte auf die Erhöhung des Wirkungsgrades bei gleichzeitiger Senkung des Siliziumverbrauchs – so z. B. durch Reduktion des Waferausschusses. Weitere Schwerpunkte sind die Erhöhung des Durchsatzes bei gleichbleibender Anlageninvestition sowie die Substitution kostenintensiver Verbrauchsstoffe.
  • Innovation steigern: Die Wettbewerbsvorteile der Marke SOLARWORLD basieren auf unserer Fähigkeit zur Innovation und Qualitätssicherung. Wir setzen ausschließlich auf die waferbasierte Siliziumtechnologie, denn hier sehen wir durch zahlreiche grundlegende Technologieentwicklungsprojekte elementare Potenziale zur Kostenreduktion. Hierzu zählt unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit auch, Solaranlagen zu ökologisch vertretbaren Bedingungen herzustellen. Reduktionsziele beim Energie- und Wasserverbrauch sowie bei unseren produktionsbedingten CO2eq-Emissionen und Abfallmengen haben wir in unserem Umweltmanagement für 2008 festgelegt. Qualitäts- und Umweltmanagement
  • Rohstoffe sichern: Das strategische Schlüsselthema der konzernweiten Siliziumversorgung deckt unsere eigens dafür gegründete Tochter SUNICON AG von der Entwicklung bis zur Produktion ab. Die Recycling-Unit solarmaterial, die 2008 noch Geschäftseinheit der DEUTSCHE SOLAR AG war, geht 2009 in die Rohststoff-Tochter SUNICON AG über. Künftige rechtliche Konzernstruktur

Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte und neue Produkte in 2008

Effizienz steigern. Schon heute arbeiten die Forscher der SOLARWORLD innovations in der Produktion und bei entsprechenden Forschungspartnern sowie Anlagenherstellern mit Hochdruck an multikristallinen Solarzellen mit Wirkungsgraden von über 18 Prozent wie auch an monokristallinen Zellen mit Wirkungsgraden von über 20 Prozent. Effizienzsteigerungen, die im Labor bereits erreicht werden, sollen auf unseren Produktionsanlagen umgesetzt werden, sobald die Technika in Freiberg fertig gestellt sind. Der Branchendurchschnitt liegt bei 15 bis 16 Prozent bei multikristallinem Silizium und bei um die 17 Prozent bei monokristallinem Silizium.

Qualität sichern. Unsere zweite Kernaufgabe sehen wir in einer umfangreichen Produktprüfung auf allen Stufen der Wertschöpfungskette. So können wir dem Kundenwunsch nach langer Haltbarkeit unserer Solarmodule Rechnung tragen. Bereits heute gewähren wir auf die Solarmodule unseres Sortiments eine Garantie von 25 Jahren. Doch Qualität bedeutet nicht nur Erhalt der Stärken, sondern auch Weiterentwicklung. Um unsere Produktqualität kontinuierlich zu sichern, bauen wir unsere Prüflabore aus: Die Chemie-, Material-, Solarzellen- und Modulprüflabore werden in das zukünftige Modultechnikum integriert und erlauben erweiterte Überprüfungen der Herstellungsprozesse im Pilotmaßstab. Forschung und Entwicklung 2009+ Diese Labore unterstützen weltweit alle Produktionseinheiten der SOLARWORLD dabei, ihre Herstellungsprozesse zu überwachen – darüber können wir auch in Zukunft Produktionsfehler verhindern und in der Folge die Qualität unserer Produkte sicherstellen.

Systemkompetenz ausbauen. Unser SOLARWORLD Qualitätsanspruch endet nicht beim Modul, sondern knüpft bei der technologischen Reife der Systeme an. Damit können wir unsere Marke gegen das stark ansteigende Modulangebot anderer Hersteller abgrenzen und wir positionieren uns bei Fachpartnern und Endkunden. Risiken aus der Verstärkung des Wettbewerbs

Unsere F&E-Leistungen tragen als Wachstumstreiber deutlich zum Konzernergebnis bei, denn durch die Steigerung unserer Innovationen senken wir die Kosten.

  • Die Optimierung der Drahtsägetechnologie brachte uns eine relative Ausbeutesteigerung von fünf Prozent ein.
  • Über die Reduktion der Waferdicke von 210 µm auf 180 µm, die wir 2008 für zahlreiche Waferkunden realisieren konnten, ließ sich zudem der Siliziumverbrauch effektiv um fünf bis sechs Prozent senken.
  • Einen weiteren Technologievorsprung am Markt erreichten wir im Bereich der Material- und Solarzellencharakterisierung durch gemeinsame Entwicklungsprojekte mit  der deutsche solar und DEUTSCHE CELL. Im Jahr 2008 gelang es uns, den mittleren Wirkungsgrad von multikristallinen Solarzellen um vier Prozent zu steigern.
  • Gemeinsam mit der SOLARWORLD INDUSTRIES AMERICA haben wir eine 100-MW-Linie für monokristalline Siliziumsolarzellen für den neuen Standort in Hillsboro geplant. Dabei konnten wir auf die Produktionserfahrung aus Freiberg zurückgreifen. Seit der Eröffnung im Herbst 2008 laufen in Hillsboro nun Solarzellen mit Wirkungsgraden von über 17 Prozent vom Band. Dank unseres erfolgreichen Know-how-Transfers konnten wir unsere Spitzenposition in dieser Produktsparte nicht nur erfolgreich ausbauen, sondern auch in einen der Zukunftsmärkte, die USA, transferieren.
  • Auch im Bereich der Kristallisation von multikristallinem Silizium haben wir im Berichtsjahr erfolgreich gearbeitet. Indem es uns gelungen ist, die mittlere Blockmasse deutlich zu steigern und die mittlere Zykluszeit erheblich zu reduzieren, haben wir insgesamt die Produktivität um bis zu 18 Prozent erhöht.
  • Eine weitere Entwicklung gab es im Bereich unserer rohstoffsparenden RGS-Technologie (Ribbon Growth on Substrate). Diese Alternative zur klassischen Waferherstellung (Blockkristallisation und Sägeprozess) haben wir in der Beteiligungsgesellschaft RGS Developement B.V. weiterentwickelt. Anhang/Konsolidierungskreis und rechtliche Konzernstruktur Mit einer Reduzierung des Materialverlustes um 50 Prozent ist diese Wafertechnologie deutlich produktiver als Konkurrenzverfahren. Eine 60-MW-Pilotanlage zur RGS-Waferherstellung haben wir bereits in den vergangenen Jahren aufgebaut. Erste Gießversuche erfolgten Ende 2008, so dass wir im Jahr 2009 das Hochfahren der Anlage planen. Darüber hinaus konnten wir im Berichtsjahr die Aktivitäten in der Solarzellenherstellung aus RGS-Wafern aufgrund eines vom Bundesumweltministerium öffentlich geförderten Projekts intensivieren. Ziel ist die Entwicklung von Solarzellen mit gesteigerten Wirkungsgraden auf RGS-Wafern durch eine weitere Verbesserung der Kristallisation und die Entwicklung eines auf RGS abgestimmten Solarzellenprozesses. Dafür sind die Planungen für eine RGS-Solarzellen- Pilotlinie im Modultechnikum in Freiberg angelaufen.
  • Im Bereich der System- und Gestelltechnik gelang es uns 2008 mit Produktneuentwicklungen Kosten zu reduzieren sowie Produkte für neue Märkte in die Testphase zu bringen. Ein Beispiel: das Ende 2008 in den Markt eingeführte und patentierte Montagesystem SUNTUB® das für die Installation von Photovoltaikmodulen auf Flachdächern konzipiert wurde und ohne Eingriff in die empfindliche Dachhaut auskommt. Über ein Schnellmontagesystem konnten wir die Montagezeiten beim Kunden deutlich senken und damit einen wichtigen Faktor für die Kundenzufriedenheit und -bindung stärken. Unser bereits im deutschen Markt erfolgreich etabliertes ENERGIEDACH® sowie unsere Schrägdachsysteme wurden für neue Märkte technisch weiterentwickelt und gingen in die Langzeittestphase bis Ende 2009. Darüber hinaus geben wir Antworten auf regionale Zulassungsvoraussetzungen und eröffnen uns Marktpotenziale in neuen europäischen Märkten und dem US-amerikanischen Markt.
  • Auch die Nachhaltigkeit unserer Solarzellenproduktion konnten wir im Berichtsjahr deutlich steigern, indem wir die Treibhausgasemission weiter reduziert haben. So haben wir 2008 in der Reinigung von Booten zur Siliziumnitridabscheidung die vollständige Vermeidung von Perfluorcarbon-Emissionen abgeschlossen. Zudem setzen wir vorbereitende Maßnahmen zur Energierückgewinnung aus Prozesskühlwasser sowie zur Wasserwiederaufbereitung um. Diese Maßnahmen werden wir im Jahr 2009 abschließen und damit die Ökoeffizienz unserer Produkte weiter verbessern.

 


Entwicklungskooperationen mit Forschungspartnern und Universitäten

Die wissenschaftliche Unterstützung durch Universitäten, Institute und andere externe Kompetenzträger ist und bleibt trotz verstärkter interner Forschungsaktivitäten langfristig ein wichtiges Standbein unserer Entwicklungsarbeiten. So haben wir auch im Berichtsjahr unsere externen Forschungskooperationen weiter ausgebaut, sie reichen von der wissenschaftlichen Zusammenarbeit mit Instituten bis hin zu konkreten Verfahrensentwicklungen mit Zulieferern. Ziel dieser Kooperationen ist die Evaluierung und Entwicklung neuer Prozesse und Technologien, bevor sie aus dem Laborstadium hinaus in unsere Technika überführt und auf Produktionsanlagen erprobt werden.

2008 bestanden Entwicklungskooperationen mit über 21 internationalen Forschungsinstituten, darunter mit der Technischen Universität Bergakademie Freiberg (TUBA) und dem Technologiezentrum Halbleitermaterialien (THM).

Die TUBA forscht seit Jahren eng mit der SOLARWORLD in der siliziumbasierten Solarstromtechnologie. Wir unterstützen unter anderem die Graduiertenschule »Photovoltaik«, die sich an hochqualifizierte Nachwuchswissenschaftler wendet, die auf dem Gebiet der Photovoltaik promovieren möchten. Mitarbeiter Zudem bieten wir Praktika, Diplom- und Doktorarbeiten für Studenten. Darüber hinaus ergänzen Experten der SOLARWORLD mit Vorlesungen und Seminaren das Bildungsangebot der Bergakademie im Rahmen des neuen Studienganges photovoltaische Materialen. Die Themen reichen von neuen Herstellungsmethoden von Solarsilizium über das Züchten von Einkristallen bis zu neuen Herstellungsverfahren für Solarzellen.

Das Technologiezentrum Halbleitermaterialien befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft zur SOLARWORLD in Freiberg. Das THM wird vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) gemeinschaftlich betrieben. Aufbauend auf der Expertise dieser beiden Institute unterstützt das THM die Industrie der Photovoltaik und Mikroelektronik in der Material- und Waferentwicklung. Mit der SOLARWORLD bestehen zahlreiche Projekte, in denen der Produktionsbereich Kristallisation der deutsche solar vom THM durch Mess- und Simulationsaufgaben zur Ausbeutesteigerung unterstützt wird. Darüber hinaus bestehen Kooperationen bei der Entwicklung von Silizium-Kristallisationsverfahren der nächsten Generation.

Wir profitieren außerdem von der unmittelbaren Nähe zum Gründer- und Innovationszentrum Freiberg. Im Berichtsjahr ist es gelungen, weitere Unternehmen der Photovoltaik und Mikroelektronik dort anzusiedeln und den Technologiecampus Freiberg auszubauen. Über Anschubfinanzierungen ermöglichte die SOLARWORLD 2008 in Verbindung mit Forschungsprojekten Neugründungen von strategischen Partnern. Ein Beispiel dafür ist die »Freiberg Instruments inline Metrology«, ein Spin-off der TUBA Freiberg mit sieben Mitarbeitern, die Messgeräte zur zerstörungsfreien elektrischen Prüfung von Halbleitern entwickelt und produziert. Mit diesen Firmen in unserer unmittelbaren Nachbarschaft profitiert die SOLARWORLD von kurzen Dienstwegen, einer schnellen und unkomplizierten Unterstützung bei Produktionsfragen und Synergien bei gemeinsamen Entwicklungsarbeiten.


Zahl der F&E-Mitabeiter weiter gestiegen

Unsere F&E-Mitarbeiterzahl ist um 52 (Vorjahr: 54) Prozent gestiegen. Bei Bedarf wurde auf Kompetenzen nahestehender externer Institute und Universitäten zurückgegriffen.


Mitarbeiter in F&E

1) Berinigt um die Anzahl der Mitarbeiter der GPV
Kauf von Know-how in Forschung und Entwicklung

Wie im Vorjahr wurde auch 2008 kein wesentliches Know-how eingekauft. Im Rahmen von Aufträgen oder Kooperationen griff die SOLARWORLD selbstverständlich auf ergänzendes Know-how von Dritten zu, im Wesentlichen bei Geräteherstellern oder Forschungseinrichtungen.


Weitere Schutzrechte gesichert

2008 wurden 18 (Vorjahr: 12) Erfindungsmeldungen getätigt, darunter z. B. Arbeiten zu galvanischen Beschichtungen von Solarzellen-Kontakten. Damit kann u.a. der Wirkungsgrad von Solarzellen deutlich gesteigert werden. Der Konzern ist im Besitz von insgesamt 103 (Vorjahr: 85) Schutzrechtsfamilien und mehr als 220 (Vorjahr: 170) Schutzrechten bzw. Schutzrechtsanmeldungen.


Aufwendungen für Forschung und Entwicklung – Quote und Intensität

Forschungseffizienz. Als Kennzahl für die Forschungseffizienz ziehen wir einerseits die jährliche Effizienzsteigerung (Wirkungsgrad/Wp) heran sowie die durchschnittliche konzernweite Kostenreduktion. Hier dient uns als Mindestziel, die im deutschen Erneuerbare-Energien-Gesetz festgelegte jährliche Degression von fünf Prozent bis 2008 und acht Prozent ab 2009. Interne Zielerreichung und Zielsetzung 2008/2009+ Diese gilt es im Jahresdurchschnitt durch interne Kostenreduktionen (€/Wp) zu kompensieren. Im letzten Jahr konnten wir durch den kontinuierlichen Verbesserungsprozess die Kosten entsprechend dieses Zielkorridors reduzieren.

Der Konzernumsatz wurde im Berichtsjahr um 30,6 Prozent gesteigert, während die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung im gleichen Zeitraum um 20,4 Prozent zunahmen. Bedingt durch das überproportionale Umsatzwachstum verringerte sich die Forschungsquote (F&E-Aufwendungen/Umsatz x 100). Im Zuge des Geschäftsvolumenwachstums sind unsere Material- und Personalaufwendungen sowie die Abschreibungen aufgrund des Kapazitätsausbaus stärker als die Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen gestiegen. Die Forschungsintensität (F&E-Aufwendungen/Gesamtaufwand x 100) hat sich somit im Vergleich zum Vorjahr reduziert. Darüber hinaus investierten wir zusätzlich 13,0 Mio. € in den Ausbau der Infrastruktur der SOLARWORLD INNOVATIONS GmbH am Standort Freiberg.


F&E-Aufwendungen

Alle Zahlen exklusive Forschung und Entwicklung unserer forschenden Joint Ventures

  200820072006
F&E-Aufwendungen (in Mio. €)13,010,88,6
geförderter Anteil (in %)18,534,245,3

Forschungsquote und -intensität // in %

  200820072006
Forschungsquote1,41,61,7
Forschungsintensität1,82,01,8