„Rock Star“ lässt Solarzellen rotieren

Das Konsortium „Rock Star“ hat ein neuartiges Metallisierungsverfahren für Solarzellen erfolgreich getestet. Nach drei Jahren Arbeit sei beweisen worden, dass sich das günstigere Rotationsdruckverfahren in der Produktion von Silizium-Solarzellen einsetzen lasse, hieß es am Dienstag. Die Machbarkeitsstudien zur Flexodruck-Vorderseitenmetallisierung sowie zur Rotationssiebdruck-Rückseitenmetallisierung seien positiv ausgefallen. Dabei habe sich gezeigt, dass eine unterbrechungsfreie Metallisierung mit beiden technologischen Ansätzen auf Silizium-Solarzellen im Format 156 x 156 Millimeter umsetzbar sei. Es sei den Wissenschaftlern gelungen, für busbarlose Aluminium (Al) back surface field (BSF) Solarzellen eine unterbrechungsfreie Feinlinien-Vorderseitenmetallisierung zu realisieren. Zudem ist eine anschließende Drahtverschaltung der Solarzellen möglich, wie es weiter hieß.

„Die Solarzellen, die wir im Flexodruckverfahren metallisiert haben, erzielen einen Zellwirkungsgrad von bis zu 19,4 Prozent auf monokristallinem Silizium“, erklärt Andreas Lorenz vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE). Es sei überdies ein funktionierendes Demonstrator-Modul mit Smartwire-Drahtverschaltung hergestellt worden. Der Fraunhofer-ISE-Wissenschaftlicher sieht großes Potenzial für die Technologie, dass durch eine konsequente Optimierung der Druckfluide und des Druckprozesses realisiert werden könne.

Es sei auch ein spezielles Rotationsdruckverfahren für die vollflächige Rückseitenmetallisierung von AI BSF-Solarzellen, das Rotationssiebdruckverfahren, getestet worden. Bei Schichtdicke und Homogenität der Solarzellen sei eine vergleichbare Qualität wie beim üblichen Flachbett-Siebdruck erreicht worden. Mit einem Zellwirkungsgrad von 19,4 Prozent erzielte die im Rotationssiebdruck gefertigten Zellen sogar ein etwas besseres Ergebnis als die Referenzzellen mit Flachbettsiebdruck-Rückseitenmetallisierung, wie die Forscher vermeldeten.

Als nächster Schritt ist nun die Herstellung eines Demonstrators für die Hochdurchsatz-Metallisierung mit Rotationsdruckverfahren geplant. Für Konzeption und Konstruktion seien die „Rock-Star“-Konsortiumsmitglieder Asys Group und der Gallus Ferd. Ruesch AG zuständig. Ziel sei es, dank des Rotationsdruckverfahrens einen Durchsatz von 6000 bis 8000 Wafern pro Stunde zu erreichen. Dies wäre eine Verdopplung im Vergleich zu aktuellen Herstellungsverfahren. Anfang kommenden Jahres sollen die ersten Tests mit dem Demonstrator starten.

„Rock Star“ wird im Zuge der Initiative „F&E für Photovoltaik“ vom Bundesforschungsministerium gefördert. Ziel des Projekts ist es, den Einsatz des Rotationsdrucks für die Herstellung von Silizium-Solarzellen zu evaluieren und entsprechende Verfahren zu entwickeln. Der Start war Ende 2014. Noch bis September 2018 haben die Forscher Zeit, den kostenintensiven Prozessschritt der Vorder- und Rückseitenmetallisierung in der Produktion von Silizium-Solarzellen zu revolutionieren. Neben dem Fraunhofer-ISE, Asys und Gallus Ferd. Ruesch gehören auch noch die Contitech Elastomer-Beschichtungen GmbH und das Institut für Druckverfahren und Druckmaschinen (IDD) der Technischen Universität Darmstadt dem Konsortium an. Assoziierte Partner von „Rock Star“ sind zudem der Modulhersteller Hanwha Q-Cells und die Kurt Zecher GmbH.