Das Freiburger Start-up NexWafe könnte die Solarbranche in Deutschland wiederbeleben und die Energiewende vorantreiben. Zu Besuch bei einem Stück Zukunftstechnologie.
VON DOMINIK HEISSLER
Ein Ofen soll es sein. Das ist schwer einzusehen. Die Augen wandern eine Plattform entlang, rund 17 Meter lang, fast drei Meter hoch: stählerne Verkleidung, dazu ein Wirrwarr aus Rohren, Kabeln und Schaltrelais. Eine grüne Schiene mit zwei Kerben führt in das Innere, das tatsächlich an den Pizzaofen erinnert, mit dem Frank Siebke dieses Stück Zukunftstechnologie gerade verglichen hat.
„Der Ofen ist unser Herzstück“, sagt der Mitgründer und kaufmännische Direktor des Freiburger Start-ups NexWafe. Darin stecken mehr als 20 Jahre Forschung, die das junge Unternehmen nun zu einem Weltmarktführer in der Solarbranche machen könnten.
NexWafe stellt hocheffiziente Silizium-Wafer her, und das preisgünstiger, als das mit herkömmlichen Verfahren möglich ist. Wafer sind die schwarz glänzenden Platten, auf denen Solarzellen angebracht werden und ohne die Solarmodule nicht funktionieren. Sie verursachen bis zu 40 Prozent der Kosten eines solchen Moduls. „Sinken ihre Herstellungskosten, sinkt auch der Preis für Solarenergie“, sagt der 56-jährige Physiker.
NexWafe gründete sich 2015 aus dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) aus, dem größten Forschungsinstitut für Solarenergie in Europa. Seit Mitte der Neunziger forschte dort Stefan Reber – Mitgründer, Siliziumspezialist, das „Gehirn hinter der Technologie“, so Siebke – mit seinem Team an einer revolutionären Idee: Wafer zu wachsen.
Herkömmliche Verfahren machen viele Schritte bis zum fertigen Wafer: Sie nehmen Chlorsilan, das Silizium enthält, wenden viel Energie auf, um daraus Polysilizium zu machen, schmelzen das dann ein, ziehen einen Kristall und sägen das Stück schließlich zurecht. Bei all dem verlieren sie 40 bis 50 Prozent des Materials, die Energiekosten sind hoch.
Bei NexWafe sparen sie 90 Prozent dieser Abfälle ein und rund die Hälfte der CO2-Emissionen und des Energieverbrauchs. Dafür haben sie gerade den baden-württembergischen Umwelttechnikpreis in der Kategorie „Materialeffizienz“ gewonnen.
Im Technologiepark im Freiburger Industriegebiet Nord, gleich neben dem Fraunhofer ISE, hat NexWafe zwei Fertigungsräume. Im ersten nehmen sie eingekaufte Silizium-Wafer und „ätzen eine hauchdünne Trennschicht drauf“, erklärt Siebke. Dann wandern diese „Saatwafer“ in die Werkshalle, wo jener Ofen steht. Die Wafer fahren parallel auf der grünen Schiene in dessen Bauch. „Das Inline-Verfahren macht es möglich, dass wir in hohem Durchsatz produzieren.“
Ein Chlorsilan-Wasserstoff-Gemisch strömt in das Innere des Ofens. Das zersetzt sich bei hohen Temperaturen, Silizium-Atome schwirren suchend umher. Sie docken am Saatwafer an und wachsen Atomschicht um Atomschicht zu einem neuen Wafer heran. Sind sie fertig, trennt draußen ein Vakuumgreifer Saat- und Erntewafer voneinander. Die Saatwafer werden wiederverwendet. 16 Patentfamilien haben die Forscher angemeldet, „und daneben ist noch viel Knowhow drin, wie man es richtig macht.“
Der Ofen zum Beispiel ist über tausend Grad heiß. Bei der genauen Temperatur und anderen Infos hält sich Siebke aber bedeckt. Wegen der Konkurrenz. Gerade wird der Ofen samt Kühlung und Gasversorgung zudem umgebaut, darum dürfen auch keine Fotos von ihm gemacht werden. Der sehe von außen ja aber eh „relativ unspektakulär“ aus. Über 5000 Einzelteile hat der Ofen, es sei „ein großes Puzzle, ihn umzubauen“, erklärt Siebke. Kosten: ein zweistelliger Millionenbetrag.
Insgesamt wurden bereits um die 40 Millionen in die Forschung investiert. Das Team ist von anfangs 3,5 Stellen im operativen Bereich auf inzwischen 25 Mitarbeiter gewachsen. Darunter Ingenieure, Chemiker, Prozesstechnologen und Operatoren für die Anlage. Gewinn hat NexWafe bisher noch keinen gemacht. „Den werden wir erwirtschaften, wenn wir in die Produktion gehen.“
„Wir waren Technologieführer und haben immer noch das Potenzial, es zu sein“
Frank Siebke über die Solarenergie in Deutschland
Das Ende der Solarbranche in Deutschland war bereits absehbar, als sich Forscher Reber und Siebke überlegten, wie sie die Technologie kommerzialisieren könnten. „Wir beide lieben es, neue Technologien zu entwickeln und zur Marktreife zu bringen“, so Siebke, der in der Forschung, im Operativen und im Bereich Grüne Investments gearbeitet hat. Er klingt fast ein wenig enttäuscht, als er hinzufügt: „Der beste Business Case ist das langweiligste Produkt, das ich mir vorstellen konnte.“ Von außen betrachtet: eine grau glänzende Platte.
Fraunhofer gab zur Ausgründung ein paar hunderttausend Euro Anschubfinanzierung. Weitere Geldgeber kommen aus der Schweiz, aus Deutschland, auch Saudi Aramco Energy Ventures, eine Tochter des größten Ölförderers der Welt, ist dabei. NexWafe hat sich den alleinigen Zugriff auf die Technologie gesichert, die Fertigung baut es in Europa auf.
Ist der Ofen in Freiburg umgebaut, können sie damit eine Million Wafer im Jahr produzieren. Das ist immer noch zu wenig, um Gewinn zu machen; mit dieser Pilotanlage beweisen sie ihren Kunden, dass sie in großer Menge und in guter Qualität fertigen können. Dann, voraussichtlich Anfang 2020, kommt der Spatenstich zu einer Fabrik mit einer Kapazität von zunächst 50 Millionen Wafern pro Jahr. Bis 2023 soll sie eine Gesamtkapazität von 1,25 Gigawatt haben, womit jährlich 500.000 Haushalte auf Solarenergie umstellen könnten.
Die Fabrik wird allerdings nicht in Freiburg, sondern in Bitterfeld in Sachsen-Anhalt entstehen. „Das ist der Ursprung der deutschen Chlor-Chemie“, erklärt Siebke: Dort können sie die Chemikalien, die sie brauchen, durch Pipelines beziehen und wieder zurückschicken, eine Kreislaufwirtschaft aufbauen. „Das ist für die Umwelt wichtig und wir können das Wissen der Leute vor Ort nutzen.“ Bis zu 300 Arbeitsplätze würden sie dort schaffen, schätzt er. Die Forschung bleibe in Freiburg, der Standort sei wegen dem Technologiepark, der Universität, dem Fraunhofer-Institut ideal dafür.
Deutschland galt lange Zeit als Vorreiter in der Solarenergie. Heute steckt in vielen Köpfen, dass der deutsche Zweig der Branche tot sei. Das erschwerte NexWafe zwar zunächst die Suche nach Investoren, doch Siebke blickt optimistisch in die Zukunft: „Wir waren Technologieführer und haben immer noch das Potenzial, es zu sein“. Solarstrom herzustellen könne in wenigen Jahren auch in Deutschland unter 2 Cent pro Kilowattstunde kosten. Dafür brauche es aber den politischen Willen, klar Ja zu sagen zur Solarenergie – und dann in Europa eine merkliche Fertigung aufzubauen.
NexWafe öffnet die Türen zu hocheffizienten, günstigen Solarmodulen. Das Unternehmen wartet nicht, bis andere hindurchgehen. Es geht voran.