OPES in Fachmedien. Unser CEO Robert Händel wurde von der pv magazine zu unseren bleifrei gelöteten Solarmodulen interviewt. Lesen Sie hier das vollständige Interview: Die UP-Nachhaltigkeitskampagne des pv magazine hat die Verwendung von Blei in PV-Modulen untersucht und festgestellt, dass insbesondere bei den gelöteten Zellverbindungen praktikable Alternativen rar sind. Der in Deutschland ansässige Hersteller Opes Solutions hat jedoch ein kleines Modul mit bleifreiem Lot für den Off-Grid-Markt auf den Markt gebracht, das auf Wunsch eines Kunden entwickelt wurde. Wir haben uns mit Robert Händel, CEO von Opes Solutions, getroffen, um das Modul sowie die Herausforderungen und Vorteile der Bleifreiheit näher zu betrachten.

pv-magazin: Was veranlasste OPES Solutions, dieses Off-Grid-Modul mit bleifreiem Lot zu entwickeln?

Robert Händel: Das Modul wurde auf Wunsch unseres Kunden Biolite, einem sehr innovativem Unternehmen, entwickelt. Sie verwenden Module in kleinen Solar-Home-Systemen in mehreren afrikanischen Ländern. In Afrika gibt es ein hohes Bewusstsein für Umweltschäden durch Komponenten. BioLite hat zum Beispiel Erfahrung in Ostafrika, wo bleihaltige Autobatterien in unverantwortlicher Weise entsorgt wurden, was dazu führte, dass Blei ins Grundwasser sickerte und Fälle von Bleivergiftung auftraten.

Und welche Herausforderungen entstehen durch die Abschaffung von Blei in Ihrer Produktion?

Die Herausforderung besteht immer darin, wie man etwas ohne Erhöhung der Kosten bewerkstelligen kann. Es ist auch ein sehr preissensibler Markt. Man hat all diese Materialien wie Zink, Kupfer, Silber, Nickel und mehr, die man zu Legierungen verarbeiten kann. Wenn wir heißer löten müssen – sagen wir, bis zu 360 oder 380 Grad Celsius – dann bekommen wir mehr Stress im Material und Zellenbruch. Aber bei höheren Temperaturen erhält man auch eine bessere Verbindung mit den meisten Legierungsbestandteilen. Die Herausforderung besteht darin, die Temperatur ohne Blei zu senken. Wir haben jetzt eine Lösung gefunden, wie wirjbleifrei bei 300 Grad Celsius löten können, also etwas über 280 Grad, was der Standardtemperatur bei Solarmodulproduktion entspricht.

Die Standardmodulindustrie testet die Langlebigkeit der Lötstellen mit einem Zugkrafttest. Dabei werden 1,5 Newton pro Millimeter Zugkrafttest nach dem Dampf-Wärme Zyklus angewandt. Das entscheidet über die Stärke der Verbindung des Ribbons zur Zelle – und kann es dasSolarmodul in Zukunft vor Leistungsverlusten bewahren.

Wir haben jetzt eine gute Lösung gefunden, bei der wir die für den Markt erforderlichen Kosten und die bei der Prüfung erforderlichen Zugkräfte in Einklang bringen. Und wir haben noch einen weiteren Vorteil: Wir haben dazu noch keine vollständigen Daten, aber bei Off-GridSolarmodulen haben Sie keine langen Strings mit hohen Spannungen und Strömen, die durch Ihre Anschlusspunkte fließen. Wir arbeiten nicht mit bis zu 1.000 Volt und 8 Amper. Wenn Sieein 6 Watt oder ein 10 Watt Modul in einer einzelnen Anwendung haben, werden diese Bestandteile viel weniger belastet.

Auf dem Off-Grid-Markt wollen wir mit der Zeit bleifreie Solarmodule einführen. Es ist zu diesem Zeitpunkt nicht rechtlich vorgeschrieben, aber die Kunden fragen danach, und wir sprechen darüber. Wir haben teilweise auch Produkte, die nicht die gleichen Anforderungen an die Lebensdauer haben wie ein Standardmodul.

Wie haben Sie Blei im Lötzinn ersetzt?

Im Grunde experimentiert man mit der Mischung der Legierung, dem Anteil der verschiedenen Materialien. Wir haben bis zu einem gewissen Grad Kupfer und Wismut. Um Wismut kommt man nicht ganz herum, aber man kann mit den Prozentsätzen spielen und nach dem Dampf-Wärme-Zyklus Tests durchführen. In unseren Stringern sind z.B.  0,5% mehr Bruch zu viel. Wenn wir weniger als 0,1% haben, könnte dies in Ordnung sein und man kann noch weiter optimieren. Es ist ein Trade-Off zwischen der  Belastung, welche auf die Zelle ausgeübt werden muss, wie hoch die Kosten für die Legierung sind, und ob die Verbindung stark genug ist. Aber am Ende sind wir den Kosten ziemlich nahe, und wir haben in der PV-Industrie von Anfang an über den Ersatz von Blei gesprochen. Es gibt da viele verschiedene Meinungen.
Die Kosten liegen immer noch etwas darüber. Bleifrei löten ist nicht kostenlos. Aber es ist auch ein Volume-Game. Wenn die Industrie den gleichen Fokus darauf legen würden, der für Effizienzsteigerung aufgebracht wird, ließe sich das schnell umsetzen. Es ist eine Henne – Ei Frage, und die PV-Industrie steckt ständig in einem Kostenkampf.

Ist es Wismut, das die Löttemperatur niedriger hält?

Nicht nur, aber Wismut hilft, eine niedrigere Löttemperatur zu haben. Und Wismut ist interessant, weil es bereits rund ein Drittel des weltweiten Lötens von Blei ersetzt hat.

Generell suchen wir nach alternativen Materialien. Es ist ein fortlaufender Prozess, wir führen weiterhin Tests durch, wir haben eine sehr gute Mischung mit Kupfer oder Nickel, die funktioniert hat.
Dann ist es auch eine Kostenfrage. Wenn man bei den Kosten wirklich frei ist, kann man eine neue Lösung ohne Wismut finden. Dann ist das Produkt wahrscheinlich mehr als 5% teurer, aber das wird der Markt nicht akzeptieren. Wenn Sie dies einem Hersteller von Standardmodulen oder einem Volumenanbieter von Solar Home Systems sagen, werden sie Ihnen sagen, dass dies nicht möglich ist.

Es könnte noch andere Anwendungen geben, zum Beispiel im Bereich der Smart Cities, wo wir derzeit Solar Panel für Parkautomaten oder intelligente Straßenbeleuchtung produzieren. Es gibt Bereiche wo das Solarmodul als Komponente flexibler in Design und Kosten ist.
Das ist, was wir im Off-Grid-Solarmodulbereich neu gelernt haben im Vergleich zur Standard-Solarmodulindustrie.Wir liefern Komponenten, die in der Regel nur einen sehr kleinen Teil der Kosten ausmachen, und diese müssen eine Funktion für bestimmte Anwendungen erfüllen. Sie müssen unter bestimmten Bedingungen funktionieren. Das ist nicht dieses Preis/Watt-Peak Rennen der Standardmodulhersteller. Wir haben andere Kriterien, die wir in unserer F&E und Produktionskontrolle berücksichtigen müssen.

Und sehen Sie bei Ihren Kunden ein viel größeres Interesse an bleifreien Modulen?

Wir haben die Einführung erst kürzlich angekündigt und das Produkt mit unserem Kunden Biolite auf den Markt gebracht. Jetzt schauen wir uns das Feedback vom Markt an und diskutieren dies mit verschiedenen Kunden. Es ist ohnehin Teil unserer Diskussionen mit Kunden. Jedes Jahr führen wir Gespräche darüber, wie wir uns verbessern, die verwendeten Materialien und das Design ändern, die Kosten senken können usw. Und unsere Kunden entwickeln ständig neue Produkte.

Es ist also nicht wie in der Standard-Solarmodulbranche, wo es immer die gleiche Modulgröße gibt. Wir müssen flexibler sein. Wenn unsere Kunden ein größeres Fernsehgerät zu ihrem Solar Home System-Angebot hinzufügen, dann benötigen sie statt eines 45-W-Moduls 60 W, 80 W oder sogar mehr. Wir passen uns also ständig an, wenn unsere Kunden neue Produktserien auf den Markt bringen.

Und das Gleiche gilt für andere Kunden in Smart City-Anwendungen. Mit einem GPS-Trackerund Sensoren kann das Gerät zu einem Data Gateway werden und wird mehr Strom benötigen, und das Design wird sich ändern. Wir führen diese Art von Diskussionen als Teil unseres regulären Geschäfts, und bleifreies Löten kann ein Teil davon sein.

Aus diesem Grund unterscheidet sich die Herstellung von Off-Grid-Modulen völlig von der Herstellung von Standardmodulen, was die gesamte Denkweise und die Anforderungen betrifft.

Was können Sie zur Garantieleistung dieses Modules sagen?

Für die bleifreien Module haben wir eine Garantie von 20 Jahren, und wir gehen davon aus, dass sie länger halten werden. Wir wenden die gleiche Zugkraft an wie der Industriestandard – 1,5 N/mm nach den entsprechenden Alterungstests.  Wir haben geprüft, wie sich eine Senkung auf 1,0 N/mm auf den Leistungsverlust nach TC500, TC1000 auswirkt, und es könnte für einige Anwendungen funktionieren, aber im Moment bleiben wir bei den 1,5 N/mm.

Und wie sieht es derzeit auf dem Off-Grid-Markt für Sie aus?

Der Markt wächst, konsolidiert sich aber ein wenig. So hat zum Beispiel Mobisol, ein großer Player, im vergangenen Jahr Insolvenz angemeldet, aber ihr Geschäft in Afrika wurde übernommen und schreitet nun mit dem französischen Versorger Engie voran. Es gibt großen Wachstum, der Endverbraucher-Markt ist riesig, aber es handelt sich nicht um ein Software-Modell wie Google oder Facebook, bei dem man sehr schnell skalieren kann. Man muss in abgelegene Dörfer gehen, Solar Home Systeme installieren, Ratenzahlungen kontrollieren. Viele unserer Kunden durchlaufen gerade diese Lern-Phase.

Neben dem Markt für den Energiezugang haben wir den Markt für Smart Cities, und wir sehen eine Menge neuer Anwendungen aufkommen. Wir gehen davon aus, dass von der jährlich installierten Solarmodulleistung nur 1-2% in den Off-Grid Bereich fällt, so dass dies nicht im Fokus der Standard-Solarmodulindustrie steht.

 

Sie finden das Interview in englisch hier.