Japan investiert in neuartige Solarzellen

In der Solarindustrie werden in den kommenden Jahren Perowskit-Solarzellen an Bedeutung gewinnen. Diese könnten in dünnen Schichten etwa in Wände von Gebäuden integriert werden. Jetzt will Japan zügig eine Massenproduktion für die neuartigen Zellen aufbauen. Ziel ist es, bis zum Fiskaljahr 2030 eine Kapazität zur Fertigung neuartiger Zellen wie vor allem Perowskit-Solarzellen von 1 Gigawatt pro Jahr zu erreichen.

Perowskit-Solarzellen erreichen im Labor bereits ähnlich hohe Stromausbeuten wie die etablierten siliziumbasierten Solarzellen. Potenzial für noch höhere Wirkungsgrade ist vorhanden. Allerdings sind Perowskit-Solarzellen bisher nicht so langlebig. Perowskit ist ein Mineral aus Calcium-Titan-Oxid. Japan investiert bereits länger in Forschung und Entwicklung in diesem Bereich und verfügt daher über viele Patente. In den letzten Jahren haben vor allem chinesische Unternehmen viel in die Perowskit-Technologie investiert. Auch in Europa gibt es starke Firmen, wie etwa Oxford Photovoltaics.

Sekisui Chemical will 2 Milliarden US-Dollar investieren

Den Ausbau der Kapazitäten der neuen Technologie soll vor allem Sekisui Chemical umsetzen. Am 25. Dezember 2024 erhielt die Firma im Rahmen des Programms zum Ausbau von Lieferketten für die grüne Transformation hierfür einen Förderbescheid vom japanischen Wirtschaftsministerium. Bis 2030 will Sekisui eine Fertigung von Perowskit-Solarzellen mit einer Kapazität von 1 Gigawatt pro Jahr aufbauen. Hierin will das Unternehmen insgesamt rund 2 Milliarden US-Dollar (US$) investieren. Die Regierung übernimmt die Hälfte dieser Investitionskosten. 

Zunächst errichtet Sekisui von 2025 bis 2027 eine Fertigung von Perowskit-Solarzellen mit einer Kapazität von 100 Megawatt pro Jahr. Die Investitionssumme dafür beträgt rund 590 Millionen US$. Für den Bau des Werks übernimmt Sekisui einen Teil der Flächen des ehemaligen LCD-Display-Werks von Sharp in Osaka. Später soll die Fertigung in Osaka erweitert werden, um im Fiskaljahr 2030 dann bis zu 1 Gigawatt pro Jahr zu erreichen. Je nach Nachfrageentwicklung könnte die zweite Fertigungslinie für weitere 100 Megawatt pro Jahr von 2026 bis 2028 entstehen und von 2027 bis 2030 eine dritte Fertigungslinie für 600 bis 800 Megawatt pro Jahr.

Staatliche Entwicklungsbank als Partner

Für das Projekt erhält Sekisui Chemical weitere staatliche Unterstützung von der Development Bank of Japan (DBJ). Beide Partner gründeten am 6. Januar 2025 das Unternehmen Sekisui Solar Film, das die Fertigung aufbauen wird. Die staatliche DBJ hält daran einen Anteil von 14 Prozent. Sekisui Solar Film wird für die Nutzung der Technologie Lizenzgebühren an Sekisui Chemical zahlen. 

Zunächst sollen die leichten Solarzellen vor allem auf Dächern öffentlicher Gebäude wie beispielsweise Turnhallen installiert werden. Danach zielt Sekisui Solar Film auf Dächer und Wände von Fabriken und Lagerhäusern. Ein Vorteil gebäudeintegrierter Fotovoltaik ist, dass sie nicht Japans knappe Landflächen beansprucht, sondern in ohnehin vorhandene oder entstehende Gebäude integriert wird. Demonstrationsprojekte laufen bereits, etwa zusammen mit dem Stromerzeuger JERA und mit Central Japan Railway. Japans Regierung will die Installation fördern. Bis 2040 sollen neuartige Solarzellen mit einer Leistung von etwa 20 Gigawatt zur Stromerzeugung beitragen.

Sekisui spezialisiert sich auf das Rolle-zu-Rolle-Verfahren, wo Perowskit-Solarzellen in eine dünne Kunststofffolie integriert sind. Zurzeit beherrscht das Unternehmen die Herstellung von Rollen mit einer Breite von 30 Zentimetern. Der Wirkungsgrad erreicht 15 Prozent. Die Haltbarkeit liegt bei zehn Jahren. Ziel ist, mit Unterstützung der New Energy and Industrial Technology Organization (NEDO) einen Herstellungsprozess für eine Breite von einem Meter zu etablieren. Darüber hinaus arbeitet Sekisui an der Haltbarkeit und Effizienz. Ziele sind ein Wirkungsgrad von 20 Prozent und eine Haltbarkeit von 20 Jahren wie bei herkömmlichen Siliziumsolarzellen. Mittelfristig plant Sekisui eine Expansion ins Ausland. 

Japan verfügt über Jod für Perowskit-Solarzellen

Japan will durch die Entwicklung neuartiger Technologien wie Perowskit-Solarzellen wieder mehr eigene Produkte in den Markt bringen und von der Abhängigkeit von Importen aus China wegkommen. Die Regierung hofft, damit an Japans frühere Stärke bei Solarzellen anzuknüpfen. Die neue Technologie würde auch helfen, die Abhängigkeit von China bei Vorprodukten zu reduzieren. 

Ein wichtiger Rohstoff zur Fertigung von Perowskit-Solarzellen ist Jod. Dieses wird zurzeit industriell vor allem in Chile und in Japan gewonnen. Nach Schätzungen der Firma Godo Shigen lag die Weltproduktion 2021 bei rund 34.000 Tonnen. Davon entfielen 65 Prozent auf Chile und 26 Prozent auf Japan. Nach Angaben der Firma K&O Iodine erfolgen rund 80 Prozent der Gewinnung in Japan in der Präfektur Chiba. Das meiste davon geht bisher in den Export.

Weitere Perowskit-Projekte

Panasonic Holdings startete 2023 das nach eigenen Angaben weltweit erste langfristige Demonstrationsprojekt für gebäudeintegrierte Perowskit-Fotovoltaik in Fujisawa (Präfektur Kanagawa). Getestet wird der Prototyp eines Perowskit-Fotovoltaikglases. Die Firma Kaneka entwickelt Perowskit-Tandemsolarzellen zum Einsatz in der gebäudeintegrierten Photovoltaik. 

Auch Toshiba, Aisin und Enecoat Technologies entwickeln jeweils Perowskit-Solarzellen. Enecoat kooperiert mit Toyota beim Einsatzbei von Perowskit-Solarzellen in Fahrzeugen. Nach Angaben von Enecoat erreichten sie im Januar 2025 einen Wirkungsgrad von 30 Prozent. Bei Vorprodukten zur Produktion von Perowskit-Solarzellen ist Canon aktiv.

Zusammen mit den Subventionen für Sekisui genehmigte die Regierung Ende 2024 auch Zuschüsse an den Maschinenbauer Kataoka Corporation. Dieser will die Produktion von Laserstrukturierungsgeräten für die Herstellung von Perowskit-Solarzellen erweitern und baut dafür ein neues Werk. Von der geplanten Investition von rund 45 Millionen US$ will die Regierung auch hier die Hälfte übernehmen.