{"id":58349,"date":"2011-08-10T00:00:00","date_gmt":"2011-08-09T22:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/politik\/besser-schneller-billiger-das-geschaeft-mit-der-sonne.html"},"modified":"2011-08-10T00:00:00","modified_gmt":"2011-08-09T22:00:00","slug":"besser-schneller-billiger-das-geschaeft-mit-der-sonne","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/politik\/besser-schneller-billiger-das-geschaeft-mit-der-sonne\/","title":{"rendered":"Besser, schneller, billiger: Das Gesch\u00e4ft mit der Sonne"},"content":{"rendered":"
Die Energiewende ist beschlossen, Deutschland braucht mehr gr\u00fcne Energie. <\/p>\n
Auf vielen Hausd\u00e4chern, besonders in S\u00fcddeutschland, gl\u00e4nzen inzwischen die schwarzen Platten. Oft sind es Solarkollektoren, die f\u00fcr Hei\u00dfwasser sorgen, immer \u00f6fter auch Photovoltaik-Anlagen, die das Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln. Aber bisher kommen nur etwa 2 Prozent des Stroms in Deutschland aus Solarenergie, denn noch sind Solarzellen vor allem in der Produktion teuer und aufw\u00e4ndig.<\/p>\n
Wissenschaftler der Fraunhofer-Gesellschaft entwickeln innovative Herstellungsverfahren, um das zu \u00e4ndern. Vor allem Laser er\u00f6ffnen in der Fertigung ganz neue M\u00f6glichkeiten. \u201eDie Lasertechnik erm\u00f6glicht kontaktloses, pr\u00e4zises und schnelles Bearbeiten\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Malte Schulz-Ruhtenberg vom Fraunhofer-Institut f\u00fcr Lasertechnik ILT in Aachen den Hauptvorteil. So lassen sich bessere Solarzellen kosteng\u00fcnstiger produzieren.<\/p>\n
Laserverfahren hoch im Kurs<\/strong><\/p>\n
Ein Beispiel ist das Hochrate-Laser-Bohren, welches sehr pr\u00e4zise und schnell kleine L\u00f6cher in Solarzellen erzeugt. Wozu man das braucht? Eine klassische Solarzelle erzeugt Strom durch den photoelektrischen Effekt. Sie besteht aus mehreren leitenden und halbleitenden Schichten. F\u00e4llt Licht auf die Zelle, werden negative Ladungstr\u00e4ger aus ihrer Bindung gel\u00f6st und es flie\u00dft elektrischer Strom. Bisher befinden sich auf Vorder- und R\u00fcckseite der Zelle die Kontakte, um den so erzeugten Strom abzutransportieren. Wenn alle Kontakte an der R\u00fcckseite verlegt werden k\u00f6nnen, wo sie keine Schatten werfen, steigt der Energiegewinn. Die L\u00f6cher schaffen die Voraussetzungen f\u00fcr diesen Ansatz, der als \u201eEmitter-Wrap-Through\u201c, kurz EWT, bezeichnet wird. Um noch h\u00f6here Geschwindigkeiten und damit h\u00f6heren Durchsatz zu erzielen, k\u00f6nnen spezielle Polygon-Scanner eingesetzt werden. Bei diesen Laser-Scannern lenken rotierende Polygon-Spiegel extrem schnell aufeinanderfolgende Laserpulse gezielt ab und sind so in der Lage sehr schnell gro\u00dfe Fl\u00e4chen zu bearbeiten. \u201eDas ist eine vielversprechende Technologie, die f\u00fcr viele Laserprozesse eingesetzt werden kann\u201c, so Schulz-Ruhtenberg.<\/p>\n
Genau und schonend f\u00fcrs Material<\/strong><\/p>\n
Neben der Geschwindigkeit spielt auch die schonende Arbeitsweise der Laser eine gro\u00dfe Rolle in der Solartechnik, denn die Zellen und Wafer, also die Grundelemente einer Zelle, sind empfindlich. Laserstrahlen sind aber so fein dosier- und kontrollierbar, dass die Zellen kaum belastet werden. Deshalb nutzten die Fraunhofer-Forscher sie f\u00fcr fast alles: um zu bohren, zu schmelzen, zu schneiden oder auch zu l\u00f6ten. Zum Beispiel werden Ultrakurzpuls-Laser eingesetzt um Vorder- und R\u00fcckseite einer Solarzelle voneinander zu isolieren. Sie arbeiten schonender als andere Methoden und das ist wichtig, denn ein gro\u00dfer Anteil der Kosten geht auf Sch\u00e4den und Bruch in der Produktion zur\u00fcck.<\/p>\n
Roboter im Test<\/strong><\/p>\n
Sch\u00e4den verursachen h\u00e4ufig auch die Handhabungsroboter, die in unterschiedlichen Varianten von allen Herstellern eingesetzt werden. Sie sollen m\u00f6glichst schnell und genau arbeiten, aber ohne die empfindlichen Teile zu besch\u00e4digen \u2212 das senkt die Kosten. Am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart arbeiten Forscher daran, die automatisierte Handhabung von Wafern und Solarzellen zu verbessern. \u201eIn unserem Test- und Demonstrationszentrum versuchen wir, die Handhabung und Automatisierung in der Photovoltaik nachzustellen und so zu optimieren\u201c, erkl\u00e4rt Roland Wertz, der Verantwortliche beim IPA. Es dient dabei als Schnittstelle zwischen industrieller Fertigung und Forschungsdienstleistung im Bereich Automatisierungsl\u00f6sungen.So werden unter m\u00f6glichst realen Bedingungen alle Einfl\u00fcsse und Parameter registriert, die sich zum Beispiel auf die Genauigkeit und Geschwindigkeit verschiedener Greifsysteme auswirken.<\/p>\n
Dabei hilft der Roboter ABB IRP 360, auch FlexPicker genannt, der auch am Fraunhofer-Stand ausgestellt wird. Er wird als Manipulator zusammen mit dem eigentlichen Greifer f\u00fcr Experimente genutzt. So analysieren und bewerten die Wissenschaftler Produkte unterschiedlicher Hersteller und mit verschiedenen Wirkprinzipien. Denn jede konkrete Anwendung hat eigene Anforderungen und verlangt damit nach eigener optimierter Handhabung.<\/p>\n
Weniger ist mehr<\/strong><\/p>\n
Aber nicht nur in der Produktion wird gespart und optimiert, sondern auch beim Material. Nicht mehr als unbedingt n\u00f6tig \u2212 das ist das Prinzip von D\u00fcnnschicht-Solarzellen. Sie bestehen meist aus einem preiswerten Tr\u00e4ger, auf den das elektrisch aktive Material als ultrad\u00fcnne Schicht aufgebracht wird. Um D\u00fcnnschichtsolarzellen qualitativ hochwertig und dabei kosteng\u00fcnstig herstellen zu k\u00f6nnen, hat das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Schicht- und Oberfl\u00e4chentechnik IST in Braunschweig verschiedene Verfahren f\u00fcr jeden einzelnen Produktionsschritt entwickelt.<\/p>\n
Die Halbleiterschichten, das Herz der Zelle, werden zum Beispiel mit dem Hot-Wire-CVD-Verfahren hergestellt. \u201eDer Vorteil gegen\u00fcber herk\u00f6mmlichen Verfahren ist die schonende Form der Schichtherstellung\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Volker Sittinger vom IST. Bei herk\u00f6mmlichen plasmaaktivierten CVD-Verfahren ist das Material w\u00e4hrend der Beschichtung dem Beschuss mit hochenergetische Teilchen ausgesetzt.<\/p>\n
Anders bei der Hot-Wire-CVD: Dort werden die schichtbildenden Gase nicht in Plasma, sondern an hei\u00dfen Dr\u00e4hten angeregt. So entstehen auf schonende Weise hochwertige Schichten. Au\u00dferdem l\u00e4sst sich das f\u00fcr die Herstellung n\u00f6tige Silangas besser nutzen. \u201eWir wandeln bei der Hot-Wire-CVD bis zu 90 Prozent der eingesetzten Gase in Schichtmaterial um und erreichen dadurch auch h\u00f6here Beschichtungsraten als bei herk\u00f6mmlichen Prozessen\u201c, sagt Sittinger.<\/p>\n
F\u00fcr die Kontaktschichten auf Front- und R\u00fcckseite gibt es seit Kurzem die C\u00b2-Beschichtungstechnologie (Cylindrical Magnetron Co-Sputtering). Sie erm\u00f6glicht es, die Materialzusammensetzung w\u00e4hrend der Beschichtung zu variieren. Und es soll noch d\u00fcnner gehen. Mit einem neuen Typ dreidimensional aufgebauter Solarzellen k\u00f6nnten wenige Nanometer d\u00fcnne Schichten m\u00f6glich sein. Das geht nur mit konturgenauer Abscheidung der Schichten, aber auch daf\u00fcr gibt es eine Methode: ALD, das steht f\u00fcr Atomlagenabscheidung, aus dem Bereich der Nanotechnologie.<\/p>\n
Solarzellen m\u00fcssen also nicht mehr so teuer sein. Denn neue Technologien k\u00f6nnten die Solarenergie einen gro\u00dfen Schritt nach vorne bringen.<\/p>\n