Technologie- und Nachhaltigkeitsbewertung

Am Fraunhofer ISE werden zahlreiche neue Technologien und Verfahren entwickelt, um Solarzellen im industriellen Maßstab schneller, besser und vor allem kostengünstiger zu produzieren. Die Entscheidung, welcher Ansatz bevorzugt verfolgt werden soll, erfordert nicht nur eine wissenschaftlich fundierte Technologiebewertung, sondern auch detaillierte Kenntnisse über die damit verbundenen Kosten und ökologischen Auswirkungen. Durch detaillierte Prozessmodellierungen und Stoffstromanalysen führen wir eine techno-ökonomische und ökologische Bewertung sowohl von aktuellen Standardprozessen als auch von verschiedenen neuen Technologien und Prozessabläufen durch. Unser Ziel ist es, die nachhaltigste Technologieoption zu ermitteln, indem wir die ökonomischen, ökologischen und sozialen Auswirkungen unter Berücksichtigung der spezifischen Randbedingungen berücksichtigen.

Durch den direkten Kontakt zu den jeweiligen Verfahrensspezialisten, sowohl intern als auch extern, können wir eine fundierte Bewertung von Verfahren vornehmen. Das Spektrum reicht von Verfahren, die noch im Labormaßstab durchgeführt werden und sich erst in der Entwicklungsphase befinden, bis hin zur Untersuchung komplexerer Prozessabläufe in einer industrienahen Pilotproduktionsumgebung. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage für eine zuverlässige Abschätzung der Kostenstruktur der industriellen Fertigung für unterschiedliche Solarzellenstrukturen und für verschiedene Prozessrouten.

Neben der Technologieexpertise, verfügen wir über eine langjährige Kompetenz im internationalen Photovoltaikmarkt und der Industrieentwicklung durch die Zusammenarbeit mit fast allen relevanten Industrie- und Forschungspartnern entlang der gesamten PV-Wertschöpfungskette.

Wir analysieren oder vergleichen die wirtschaftliche Leistung verschiedener PV-Technologien und -Prozesse, indem wir Elemente der Prozessgestaltung, der Modellierung von Prozessparametern, der Anlagenauswahl sowie der Projektion von Investitionsausgaben (CAPEX) und Betriebskosten (OPEX) kombinieren und/oder optimieren. Für die Kostenbewertung von industriellen Produktionstechnologien, Materialien und Prozessabläufen entlang ihrer Wertschöpfungsketten hat das Fraunhofer ISE das Bottom-up-Berechnungsmodell »SCost« entwickelt, das die Kostenstruktur einzelner Prozessschritte sowie ganzer Produktionsanlagen analysiert.

Wir führen eine detaillierte Materialflussanalyse (MFA) für jeden Verarbeitungsschritt entlang des gesamten Herstellungsprozesses sowie für die damit verbundenen Behandlungs- und Recyclingprozesse innerhalb der Fabrikumgebung durch. Die MFA dient dazu, Prozess- und Materialflüsse ökonomisch und ökologisch zu optimieren.

Wir bieten Unterstützung bei der Planung von Gesamtanlagenlayouts (inkl. Gebäude, Logistik und Verwaltung) sowie bei der Beschaffung von Prozess- und Charakterisierungseinrichtungen, basierend auf den spezifischen Anforderungen der angestrebten Technologie, des Prozesses und der Stoffströme.

Die Produktion und der Betrieb aller Komponenten der PV-Wertschöpfungskette hinterlässt, wie jede wirtschaftliche Aktivität, einen ökologischen Fußabdruck und hat Auswirkungen auf die Umwelt und den Ressourcenverbrauch. Mittels Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment, kurz LCA) bewerten wir die Umweltauswirkungen über den gesamten Lebenszyklus in verschiedenen Wirkungskategorien durch Modellierung der Energie- und Materialflüsse.

Wir analysieren die Kritikalität von Materialien und Produkten nicht nur auf globaler und nationaler Ebene, sondern auch für Unternehmen. Für industrielle Prozesse oder Technologien werden der Rohstoffbedarf ermittelt, die Versorgungsketten kartiert und potenzielle Versorgungsengpässe aufgezeigt, basierend auf einer Analyse der sozialen, technisch-wirtschaftlichen und geopolitischen Risiken sowie auf Prognosen. Diese Studien können sowohl als Grundlage für strategische Unternehmensentscheidungen dienen als auch die Entwicklung eines Produkts begleiten.