Solartechnik Mit Robotersystemen Solarzellen kostengünstiger produzieren

Autor / Redakteur: Robert Ruthenberg / Rüdiger Kroh

Aufgrund der weltweit immer knapper werdenden Rohstoffe sowie der Förderung umweltfreundlicher Energieerzeugungen, nimmt das Wachstum in der Solarzellenindustrie rapide zu. Wurden die Zellen bisher überwiegend manuell bis halbautomatisch gefertigt, werden derzeit verstärkt vollautomatische Produktionsstätten gebaut.

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Roboterzelle zur Leistungsprüfung: Anhand der ermittelten Energieleistung werden die Solarmodule in die entsprechenden Kisten sortiert. Bilder: Kuka
Roboterzelle zur Leistungsprüfung: Anhand der ermittelten Energieleistung werden die Solarmodule in die entsprechenden Kisten sortiert. Bilder: Kuka
( Archiv: Vogel Business Media )

Allein in Deutschland, dem aufgrund hoher Fördergelder weltweit größten und am schnellsten wachsenden Markt, können pro Jahr (Stand 2007) insgesamt 1,5 GW photovoltaische Solarzellen hergestellt werden. Bisher lagen die Ausstoßkapazitäten einzelner Solarzellen-Fertigungsanlagen bei nur 15 bis 20 MW. Heute schon werden Anlagen mit Kapazitäten von 100 bis 150 MW geplant und teils schon gebaut, welche Investitionen von bis zu 350 Mio. Euro erfordern. Bereits in wenigen Jahren sollen Anlagen mit bis zu 1,2 GW folgen. Derartige Leistungsprünge sind ohne Automation nicht machbar.

Dieses Szenario machte sich Kuka Systems in Augsburg zunutze und begann im Juni 2006 mit dem Aufbau des neuen Geschäftsfelds Solartechnik. Ausgehend von den umfassenden Automationserfahrungen in der Automobilindustrie lautete das Ziel von Beginn an, durch umfassende Automation sehr viel mehr leisten und damit auch die Produktkosten drastisch senken zu können. Lagen die Herstellkosten bei Solarzellen 2004 noch bei 4 Euro pro Watt, konnten diese inzwischen auf unter 1,5 gesenkt werden und dürften im Jahr 2010 höchstwahrscheinlich bei deutlich unter 1 Euro pro Watt (etwa 0,7) liegen.

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Kuka offeriert roboterbasierte Zellen und komplette Systeme

Die Augsburger verstehen sich in diesem Bereich als Komplettanbieter, der auf Wunsch selbst schlüsselfertige Anlagen realisiert und sie auch noch selbst betreibt. Im Wesentlichen beinhaltet das Angebot die Planung und das Engineering, das Projekt- sowie Qualitätsmanagement, den Anlagenbau, selbstverständlich die Roboterzellen, Vorrichtungen sowie Ausrüstungen und nicht zuletzt Service sowie Wartung.

Kuka Systems bietet den Modulproduzenten sowohl einzelne automatisierte Lösungen wie roboterbasierte Zellen unter anderem für Glashandling, Folien-Layup, Qualitätstests, Querverlöten oder Rahmen an als auch komplette Automationsanlagen. Dies reicht bei der Silizium-Modultechnik vom Brick über den Wafer bis zum Modul und im Bereich Dünnschicht-Technologie vom Druck über das Applizieren bis hin zum Modul.

Die vom Automobilbau bekannten komplexen Roboter-Fertigungsinseln, teils auch Robotergarten genannt, eignen sich ebenso für die Solarindustrie. Solarzellen-Roboter-Produktionslinien können selbst große Solarmodule innerhalb von nur 10 s komplett herstellen inklusive aller elektrischen Anschlüsse. Eine solche Anlage vermag bei Höchstgeschwindigkeit immerhin 10 t Glas pro Stunde absolut sicher und genau zu bewegen. Eine immense Leistung, wenn man bedenkt, dass die einzelnen Glasplatten sehr dünn und damit auch recht empfindlich sind.

Klebeband-Roboterkopf als Herausforderung für die Entwickler

Doch die Ingenieure wollen nicht nur mehr Automation bieten, sie versuchen dabei auch, den Herstellprozess selbst zu optimieren. Bei einem neuen Rahmungskonzept gilt es die Aluminiumrahmen mittels Roboter an dem Solarmodul zu applizieren. Diese Technik konnte schon zweimal umgesetzt werden. Eine andere Herausforderung stellt der Klebeband-Roboterkopf dar, der die Klebebänder auf den Modulen automatisch und genau aufbringt.

Nicht zuletzt aufgrund der umfassenden automobilen Erfahrungen sowie ihres guten Rufs vor allem in den Bereichen Schweißen, Kleben, Dichten, Montieren und Testen, erzielten die Augsburger bereits im ersten vollen Solar-Geschäftsjahr 2007 mit Solartechnik einen Umsatz von 30 Mio. Euro. Im laufenden Jahr rechnet Kuka sogar mit Umsätzen von 100 Mio. Euro. Dieses neue Geschäftsfeld macht den Roboterbauer zudem nochmals ein Stück unabhängiger vom Automobilgeschäft.

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