Forschungskonsortium entwickelt monokristallines Halbzellen-Modul mit 318 Watt

Ein Konsortium aus Unternehmen und Instituten, das sich für das Forschungsprojekt „AdmMo“ zusammengeschlossen hat, arbeitet derzeit aktiv an der Weiterentwicklung der kristallinen Photovoltaik-Technologie. Es habe nun zwei wichtige Ziele erreichen können, teilte der Bundesverband Solarwirtschaft am Montag mit. So sei es gelungen, monokristalline Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von mehr als 22 Prozent herzustellen. Auf Basis dessen habe das Forschungskonsortium dann ein Modul mit 120 Halbzellen und einer Ausgangsleistung von 318 Watt produziert, hieß es weiter.

Zugleich seien die Produktionskosten für diese Art der Module „signifikant reduziert“ worden. „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“, sagte Projektkoordinator Jan-Frederik Nekarda vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg. Dabei habe am Beginn des dreijährigen Projekts die Aufgabenstellung gestanden, ein multikristalline Solarzellen mit mehr als 20 Prozent Wirkungsgrad und ein 300 Watt-Modul zu produzieren. Aufgrund der wachsenden Bedeutung der monokristallinen Photovoltaik-Technologie habe das Konsortium seine Ziele „auf diesem Material fortgeschrieben und nun erreicht“.

Wesentlich für die Verbesserungen sei die Weiterentwicklung des Siebdruckprozesses für die Vorderseitenkontaktierung gewesen. Die Metallisierungspasten seien dabei verbessert worden. Auch die Fließeigenschaften wurden eingehend analysiert und das Druckverhalten zusammen mit angepassten Druckschablonen optimiert, wie es weiter hieß. In der produktionsnahen Pilotfertigung sei damit ein Druck von Silberstrukturen mit einer Breite von weniger als 30 Mikrometern und einem Aspektverhältnis – Verhältnis der Höhe zur Breite des Kontaktfingers – von mehr als 0,6 möglich geworden. Insgesamt habe dies den Silberverbrauch bei der Herstellung reduziert, womit erhebliche Kosteneinsparungen in der Produktion verbunden seien. Zudem zeigten die Strukturen hohe Leitfähigkeit und geringere Abschattungsverluste.

Insgesamt verbesserte das Konsortium die Vorder- und Rückseitenpassivierung der monokristallinen Solarzellen. Mit einem neuen Anlagekonzept seien die Kosten weiter gesenkt worden: So lasse sich bei der rückseitigen Laseröffnung ein Produktionsdurchsatz von mehr als 5000 Wafern pro Stunde erreichen. Auch der Laserprozess sei im Labor um den Faktor zehn beschleunigt worden, so die Forscher. Überdies sei das Potenzial von Teilzellen verschiedener Größen in Abhängigkeit der Verschaltungstechnologien untersucht worden. Auf dieser Basis entschied sich das Konsortium schließlich für Halbzellen für die Modulproduktion.

In der Pilotfertigung gingen die Projektbeteiligten nach eigenen Angaben von 3- zur 5-Busbar-Technologie über. Gemeinsam mit der Verwendung ausgewählter Aluminium-Rückseitenpasten sei der Leistungsverlust bezüglich der Rückseitenmetallisierung gegenüber dem Projektbeginn um 50 Prozent gesenkt worden. Für eine dauerhafte Leistungsfähigkeit der Solarmodule seien auch die Alterungseffekte analysiert worden, hieß es weiter.

„Wir konnten die Herstellung von PERC-Zellen und den darauf basierenden Modulen durch das Forschungsprojekt umfangreich verbessern“, erklärte Nekarda weiter. Durch die intensive Zusammenarbeit von Forschungsinstituten und Industriepartnern seien Einzelprozesse optimiert worden, was nun in einer deutlich verbesserten Haltbarkeit der Module, einem höheren Ertrag und reduzierten Stromgestehungskosten resultiere. Neben dem Fraunhofer ISE waren als Industriepartner Meyer Burger, Innolas-Solutions, Heraeus, Frintrup und Wavelabs beteiligt. Auch die Technische Universität Bergakademie Freiberg, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Fraunhofer CSP trugen zur Weiterentwicklung bei.