Ein Konsortium hat Konzepte entwickelt, wie sich die Produktionsgeschwindigkeit von Solarzellen verdoppeln lässt.

 

Das Konsortium aus Anlagenbauern, Messtechnikherstellern und Forschungsinstituten hat unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE einen Proof-of-Concept für eine innovative Produktionslinie mit einem Durchsatz von 15 bis 20 Tausend Wafern pro Stunde erarbeitet. Das entspricht mindestens einer Verdopplung des aktuell üblichen Durchsatzes. Dafür entwickelten die Partner Verbesserungen für zahlreiche einzelne Prozessschritte. Gefördert wurde das Forschungsprojekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.

„Im Jahr 2021 wurden 78 Prozent aller Silicium-Solarzellen in China produziert“, sagte dazu Dr.-Ing. Ralf Preu, Bereichsleiter Photovoltaik-Produktionstechnologie am Fraunhofer ISE. „Für einen schnellstmöglichen 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 Prozessverständnis und Maschinenbau heben können.“

Für die Optimierung des Produktionsprozesses hat das Konsortium die einzelnen Schritte in der Produktion hocheffizienter Silicium-Solarzellen untersucht und für zahlreiche Prozessschritte neue Entwicklungen realisiert. „Für einige Prozesse ging es darum, in der Produktion etablierte Abläufe zu beschleunigen, andere Prozesse haben wir komplett neu entwickelt“, erklärt Dr. Florian Clement, Projektleiter am Fraunhofer ISE.

So setzten die Forscherinnen und Forscher unter anderem ein neues on-the-fly Anlagenkonzept für die Laserbearbeitung um, das die Wafer kontinuierlich prozessiert, während sie sich auf einem Band mit hoher Geschwindigkeit unter dem Laserscanner hindurchbewegen. Für die Metallisierung der Solarzellen nutzte das Konsortium ein Verfahren mit Rotationssiebdruck anstelle des aktuellen Standardverfahrens mit Flachbett-Siebdruck.