Fraunhofer ISE

Mittwoch, 28.09.2022

Solarzellen schneller produzieren

Ein hoher Durchsatz in der Produktion von Silicium-Solarzellen ist wichtig, um Herstellungskosten zu senken und Lieferengpässe beim Photovoltaik-Ausbau in Deutschland und weltweit abzumildern. Unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE wurde eine schnellere Produktionslinie entwickelt.

Die neue Produktlinie, mit Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), verdoppelt den aktuell üblichen Durchsatz, indem zahlreiche einzelne Prozessschritte verbessert wurden. Dr.-Ing. Ralf Preu, Bereichsleiter Photovoltaik-Produktionstechnologie am Fraunhofer ISE, erklärt, es sei wichtig, auch in Europa wieder eine eigene Solarzellproduktion aufzubauen. Eine Steigerung des Durchsatzes und der Ressourceneffizienz würde den Solarausbau beschleunigen und Lieferketten stabilisieren.

Die Forscher*innen des ISE setzten unter anderem ein neues on-the-fly Anlagenkonzept für die Laserbearbeitung um, dass die Wafer kontinuierlich prozessiert, während sie sich auf einem Band mit hoher Geschwindigkeit unter dem Laserscanner hindurchbewegen. Für die Metallisierung der Solarzellen nutzten die Wissenschaftler*innen ein Verfahren mit Rotationssiebdruck anstelle des aktuellen Standardverfahrens mit Flachbett-Siebdruck.

Solarzellen benötigen außerdem unterschiedlich dotierte Bereiche. Die Forscher*innen des Fraunhofer ISE kombinierten die hierfür durchgeführte Diffusion, sowie die thermische Oxidation der Wafer in einem Prozessschritt, indem die Wafer aufeinander gestapelt in Stacks im Ofen prozessiert werden. Damit steigt der Durchsatz des Verfahrens um den Faktor 2,4. Auch die in der Produktion verwendeten Öfen wurden auf eine schnellere Produktion angepasst, indem die Bandgeschwindigkeit verdreifacht wurde. Die Qualität der Solarzellen bleibt dabei bei dem heutigen Standard.

Um die Zellen in zukünftigen Produktionslinien schneller testen zu können, kommen eine kontaktlose und eine Methode mit gleitenden Kontakten zum Einsatz. Das Team konnte eine hohe Messgenauigkeit ihrer Konzepte demonstrieren. Für die kontaktlose Methode wurde ein Patentantrag gestellt.

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