{"id":85526,"date":"2022-09-27T09:24:23","date_gmt":"2022-09-27T07:24:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=85526"},"modified":"2022-09-27T09:24:24","modified_gmt":"2022-09-27T07:24:24","slug":"hocheffiziente-solarzellen-doppelt-so-schnell-produzieren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/hocheffiziente-solarzellen-doppelt-so-schnell-produzieren\/","title":{"rendered":"Hocheffiziente Solarzellen doppelt so schnell produzieren"},"content":{"rendered":"\n

Ein hoher Durchsatz in der Produktion von Silicium-Solarzellen ist wichtig, um Herstellungskosten zu senken und Lieferengp\u00e4sse beim Photovoltaik-Ausbau in Deutschland und weltweit abzumildern. <\/p>\n\n\n\n

Ein Konsortium aus Anlagenbauern, Messtechnikherstellern und Forschungsinstituten erarbeitete deshalb unter Leitung des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE einen Proof-of-Concept f\u00fcr eine innovative Produktionslinie mit einem Durchsatz von 15 bis 20 Tausend Wafern pro Stunde. Das entspricht mindestens einer Verdopplung des aktuell \u00fcblichen Durchsatzes. Daf\u00fcr entwickelte das Konsortium Verbesserungen f\u00fcr zahlreiche einzelne Prozessschritte. Die detaillierten Ergebnisse werden diese Woche auf der achten World Conference on Photovoltaic Energy Conversion in Mailand, Italien, vorgestellt. Gef\u00f6rdert wurde das Forschungsprojekt durch das Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).<\/p>\n\n\n\n

\u00bbIm Jahr 2021 wurden 78 Prozent aller Silicium-Solarzellen in China produziert\u00ab, sagt Dr.-Ing. Ralf Preu, Bereichsleiter Photovoltaik-Produktionstechnologie am Fraunhofer ISE. \u00bbF\u00fcr einen schnellstm\u00f6glichen Ausbau der Solarenergie und um unsere Lieferketten robuster zu machen, sollten wir in Europa wieder eigene Fertigungen von hocheffizienten Solarzellen aufbauen. Eine Steigerung des Durchsatzes und der Ressourceneffizienz der eingesetzten Produktionstechnik ergibt substanzielle Kostenreduktions- und Nachhaltigkeitspotenziale, die wir mit unserer Exzellenz in Prozessverst\u00e4ndnis und Maschinenbau heben k\u00f6nnen.\u00ab<\/p>\n\n\n\n

Neue Konzepte f\u00fcr die Silicium-Solarzellenproduktion<\/h5>\n\n\n\n

F\u00fcr die Optimierung des Produktionsprozesses untersuchte das Konsortium die einzelnen Schritte in der Produktion hocheffizienter Silicium-Solarzellen. F\u00fcr zahlreiche Prozessschritte realisierten sie neue Entwicklungen. \u00bbF\u00fcr einige Prozesse ging es darum, in der Produktion etablierte Abl\u00e4ufe zu beschleunigen, andere Prozesse haben wir komplett neu entwickelt\u00ab, erkl\u00e4rt Dr. Florian Clement, Projektleiter am Fraunhofer ISE. \u00bbVerglichen mit aktuell \u00fcblichen Werten sind als Resultat die Durchs\u00e4tze der im Projekt entwickelten Produktions-Anlagen mindestens doppelt so hoch.\u00ab<\/p>\n\n\n\n

So setzten die Forscherinnen und Forscher unter anderem ein neues on-the-fly Anlagenkonzept f\u00fcr die Laserbearbeitung<\/a> um, das die Wafer kontinuierlich prozessiert, w\u00e4hrend sie sich auf einem Band mit hoher Geschwindigkeit unter dem Laserscanner hindurchbewegen. F\u00fcr die Metallisierung der Solarzellen nutzte das Konsortium ein Verfahren mit Rotationssiebdruck<\/a> anstelle des aktuellen Standardverfahrens mit Flachbett-Siebdruck. <\/p>\n\n\n\n

Stapel-Diffusion und -Oxidation<\/h5>\n\n\n\n

Solarzellen ben\u00f6tigen unterschiedlich dotierte Bereiche, zum Beispiel f\u00fcr den \u00dcbergang zwischen Siliciumschicht und den Metallkontakten. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer ISE kombinierten die hierf\u00fcr durchgef\u00fchrte Diffusion, sowie die thermische Oxidation der Wafer in einem Prozessschritt. Daf\u00fcr werden die Wafer nicht mehr einzeln aufgestellt, sondern aufeinander gestapelt in Stacks im Ofen prozessiert. Der thermische Oxidationsprozess sorgt so gleichzeitig f\u00fcr die Entstehung des endg\u00fcltigen Dotierungsprofils wie auch f\u00fcr die Oberfl\u00e4chenpassivierung. Damit steigt der Durchsatz des Verfahrens um den Faktor 2,4.<\/p>\n\n\n\n

Schnellere Inline-Ofenprozesse<\/h5>\n\n\n\n

Nach dem Druck der Elektroden auf die Solarzelle wird der Kontakt der Elektroden zur Silizium-Solarzelle in Inline-\u00d6fen beidseitig ausgebildet. Mit Standard-\u00d6fen h\u00e4tte eine Erh\u00f6hung des Durchsatzes f\u00fcr diesen Prozessschritt eine deutliche Vergr\u00f6\u00dferung des Heizraums bedeutet. Das Projekt-Konsortium installierte stattdessen eine dreimal schnellere Bandgeschwindigkeit im Ofen und verglich die Qualit\u00e4t der so gefeuerten Solarzellen mit dem heutigen Standard. Die Durchs\u00e4tze konnten so deutlich gesteigert werden \u2013 bei gleichbleibender Effizienz der Solarzellen.<\/p>\n\n\n\n

Kontaktlose Kontrolle und Analyse von Defekten<\/h5>\n\n\n\n

F\u00fcr die abschlie\u00dfende Charakterisierung der fertigen Solarzellen entwickelte das Konsortium zwei Konzepte. Um die Zellen in zuk\u00fcnftigen Produktionslinien schneller testen zu k\u00f6nnen, kommen eine kontaktlose und eine Methode mit gleitenden Kontakten zum Einsatz. Dies erlaubt es die Zellen auch beim Vermessen kontinuierlich mit einer Bandgeschwindigkeit von 1,9 Metern pro Sekunde zu transportieren. Das Team konnte eine hohe Messgenauigkeit ihrer Konzepte demonstrieren. F\u00fcr die kontaktlose Methode wurde ein Patentantrag gestellt.<\/p>\n\n\n\n