Forscher steigern Photovoltaik-Modulleistung auf 318 Watt

Erneuerbare Energien: Solar

Dienstag, 8. Mai 2018 13:35
BSW-Solar

Verbesserte Kontaktierungsverfahren auf Vorder- und Rückseite der Zellen bringen Leistungsplus

Weiterhin hohes Kostensenkungspotenzial ermittelt

Forscher werten Projekt als Erfolg

Berlin, 7. Mai 2018 – Das Konsortium des Forschungsprojekts AdmMo konnte jetzt zwei wichtige Ziele erreichen und monokristalline Siliziumsolarzellen mit einem Wirkungsgrad von über 22 Prozent herstellen. Auf Basis dieser Zellen produzierte das Forschungskonsortium ein Modul mit 120 Halbzellen und einer Ausgangsleistung von 318 Watt. Gleichzeitig konnten die Produktionskosten für derartige Module signifikant reduziert werden.

Die Forscher bleiben aber ehrgeizig: „Nun gilt es weitere Technologiebausteine aus dem Projekt Schritt für Schritt in die Massenproduktion zu überführen sowie deren Entwicklung kontinuierlich weiterzuführen. Es besteht weiterhin hinsichtlich Wirkungsgradsteigerung und Kostensenkung ein sehr hohes Potenzial“, erklärt Dr. Jan-Frederik Nekarda vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg, der das zur Forschungsinitiative „F&E für Photovoltaik“ zählende Projekt koordinierte.

Zu Beginn des dreijährigen Projekts hatte sich das Forschungskonsortium vorgenommen, auf multikristallinem Silizium die 20-Prozent-Marke zu erreichen und ein „300 Watt“-Modul herzustellen. Beide Ziele wurden während der Projektlaufzeit aufgrund der wachsenden Bedeutung monokristallinen Siliziums auf diesem Material fortgeschrieben und nun erreicht.

Ein bedeutender Hebel für die Forscher war der Siebdruckprozess für die Vorderseitenkontaktierung, der signifikant verbessert wurde. Dazu wurden die Metallisierungspasten hinsichtlich der Kontaktierung untersucht und weiterentwickelt. Die Fließeigenschaften wurden eingehend analysiert und das Druckverhalten zusammen mit angepassten Druckschablonen optimiert.

Diese koordinierte Entwicklung ermöglichte den Druck von Silberstrukturen in einer produktionsnahen Pilotlinienfertigung mit einer Breite von weniger als 30 µm und einem Aspektverhältnis von mehr als 0,6 (vgl. Foto LINK). Damit wird das Verhältnis aus der Höhe der Kontaktfinger zu ihrer Breite beschrieben. Derartig günstige Strukturen gewährleisten eine hohe Leitfähigkeit, senken die Abschattungsverluste und führen aufgrund des reduzierten Silberverbrauchs zu erheblichen Kosteneinsparungen.

Die Forscher verbesserten die bei PERC-Zellen vorhandene Vorder- und Rückseitenpassivierung weiter und konnten zugleich durch die Entwicklung eines neuen Anlagenkonzepts die Kosten substanziell senken. Auch bei der rückseitigen Laseröffnung wurde ein neues Anlagenkonzept für einen Produktionsdurchsatz von mehr als 5.000 Wafern pro Stunde entwickelt und aufgebaut. Dieser Fortschritt wurde insbesondere durch einen verbesserten Handlingautomaten erreicht.

Ebenso wurde im Labor ein um den Faktor 10 beschleunigter Laserprozess demonstriert sowie ein Schnelltest für die Charakterisierung der lokalen Rückseitenkontakte entwickelt. Beim Modulbau gingen die Forscher neue Wege und untersuchten das Potenzial von Teilzellen verschiedener Größe in Abhängigkeit der Verschaltungstechnologie. Aus diesen detaillierten Voruntersuchungen resultierte das am Projektende hergestellte Halbzellenmodul.

Neben der Prozessentwicklung wurde auch an neuen Industrielösungen zum Messen der Zellen und Module gearbeitet und ein auf LED-Beleuchtung basierender Modulflasher konzipiert, aufgebaut und erprobt.

Haltbarkeit entscheidet

Meldung gespeichert unter: Solarmodule

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