Im Forschungsprojekt „Rock-Star“ haben das Fraunhofer ISE und die ASYS Automatisierungssysteme GmbH zusammen mit Partnern Rotationsverfahren für die Herstellung von Silizium-Solarzellen evaluiert und entwickelt. Abgeschlossen wurde das Projekt jetzt mit dem Bau einer neuartigen Demonstrator-Anlage, die über ein neu entwickeltes Hochdurchsatz-Transportsystem verfügt. Dabei werden die Silizium-Solarzellen und andere zu beschichtenden Bauteile auf autonomen „Shuttles“ mit hoher Geschwindigkeit und Präzision durch Druckwerke der Schweizer Maschinenbaufirma Gallus Ferd. Rüesch AG transportiert und mit feinsten Strukturen passgenau beschichtet. Je nach Anforderung kann ein Rotationssiebdruckwerk und ein Flexodruckwerk zugeschaltet werden. Weitere Druck- und Beschichtungsverfahren wie Multi-Nozzle Dispensing und Tiefdruck lassen sich dank der modularen Bauweise ebenfalls integrieren.
Das neuartige Transportsystem ist in der Lage, die Bauteile mit einer Geschwindigkeit von bis zu 600 Millimeter pro Sekunde zu befördern und mit hoher Präzision zu bedrucken. Vergleicht man dies mit dem aktuellen Stand der Technik bei der Metallisierung von Solarzellen, entspricht dies einer theoretischen Durchsatzsteigerung um 100 Prozent pro Spur. „Die neu entwickelte Technologie trifft damit zielgenau das Bedürfnis der Industrie nach innovativen Technologien zur deutlichen Steigerung der Produktivität“, erklärt Florian Clement, Leiter der Abteilung „Produktionstechnologie – Strukturierung und Metallisierung“ am Fraunhofer ISE.
Dem Institut zufolge zeigt das Projekt, dass es möglich ist, die Vorder- und Rückseitenmetallisierung hocheffizienter PERC-Solarzellen erfolgreich mit dem Rotationssiebdruck- und Flexodruckverfahren zu realisieren. „PERC-Solarzellen mit Rotationssiebdruck-Metallisierung erzielten eine vergleichbare Qualität und elektrische Leistung im Vergleich zu konventionell im Flachbett-Siebdruck metallisierten Referenzzellen, ermöglichen jedoch ein signifikantes Kosteneinsparpotenzial aufgrund der deutlich erhöhten Durchsätze«, erklärt Andreas Lorenz vom Fraunhofer ISE. „Wir konnten zudem erste funktionierende Demonstrator-Module aus Solarzellen mit Rotationsdruck-Metallisierung mit SmartWire-Drahtverschaltung herstellen. Wir sehen deshalb ein großes Potenzial dieser Technologie für unterschiedlichste Anwendungsfelder, von Solarzellen bis hin zur Hochdurchsatz-Beschichtung funktionaler Strukturen für Sensoren, SmartCards oder Brennstoffzellen“
Das „Rock-Star“-Projekt wurde im Rahmen der Fördermaßnahme „F&E für Photovoltaik“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Gallus Ferd. Rüesch AG brachte ihre Erfahrung als Hersteller hochpräziser rotativer Druckwerke sowie industriell hergestellter Siebdruckplatten in das Projekt ein. Die ContiTech Elastomer Coatings GmbH entwickelte für das Forschungsvorhaben mikrometergenaue, lasergravierte Druckplatten. Wissenschaftlich und technologisch wurde das Projekt vom Fraunhofer ISE und dem Institut für Druckverfahren und Druckmaschinen (IDD) der Technischen Universität Darmstadt begleitet. Assoziierte Partner im Projekt waren die Hanwha Q Cells GmbH und die Kurt Zecher GmbH mit Know-How im Bereich Solarzellen- und Solarmodulfertigung und Rasterwalzen. An „Rock-Star“ schließt sich das Folgeprojekt „Rock-IT“ an, das ebenfalls BMWi gefördert wird.
Hinweis der Redaktion: In einer früheren Fassung der Meldung hatten wir die führende Beteiligung von ASYS Automatisierungssysteme GmbH an diesem Projekt unterschlagen. Dies haben wir am 20. Juli 2020 korrigiert.
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Toller Artikel. Insbesondere im Bezug auf die Energiewende ist dieses Verfahren ein neuer Meilenstein. Wenn die Produktion hierdurch gesteiegert werden kann, so könnte dies die Anschaffungskosten senken und somit könnte sich hier auch eine ganz neue Zielgruppe für diesen Markt erschließen. Auf jedenfall ist dies ein weiterer Schritt in die richtige Richtung.
Toller Beitrag vom PV_Magazin.