Liebesbrief

Seit über 10 Jahren entwickeln wir laserbasierte Fügeprozesse für dünne Aluminiumfolien zur Metallisierung und Verschaltung von Solarzellen. Unser FoilMet-Interconnect Verfahren bietet eine umweltfreundliche, ressourcenschonende und kostengünstige Alternative zum Löten von Kupferdrähten. Im Projekt »Liebesbrief« arbeiten wir eng mit Industriepartnern zusammen, um diese Technologie zur Marktreife zu bringen. Wir konzipieren und erproben eine industrielle Pilotanlage, entwickeln eine Qualifizierung der Fügestellen und stellen 10.000 Spezial-Module her, die in Dachziegel integriert werden, um die Verschaltungstechnologie umfangreich zu testen.

Mit dem Eintritt in das Terrawatt-Zeitalter und der zunehmenden Verbreitung von Photovoltaik wird es immer wichtiger, nicht nur kostengünstiger, sondern auch sauberer und ressourcenschonender zu werden. Besonders die Verschaltung von Solarzellen spielt dabei eine entscheidende Rolle, da große Mengen an Kupfer und Blei verwendet werden. Obwohl die RoHS-Richtlinien (»Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic Equipment«) bereits vor Jahren in Kraft getreten sind und unter anderem den Einsatz von Blei in der Produktion elektronischer Bauteile verbieten, gibt es für die Photovoltaik immer noch eine Ausnahmegenehmigung aufgrund des Mangels an technologischen Alternativen.

Am Fraunhofer ISE wurde in den letzten Jahren eine innovative Verschaltungstechnologie auf Basis lasergefügter Aluminiumverbinder entwickelt und umfangreich patentiert. Diese Technologie ermöglicht eine Verschaltung der Solarzellen ohne den Einsatz von Blei (oder anderen Schwermetallen), Flussmittel, Klebstoff und Kupfer. Sie bietet nicht nur eine umweltfreundliche Alternative zum herkömmlichen Löten von Kupferdrähten, sondern kann auch zu höheren Modulwirkungsgraden im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik führen.

Das übergeordnete Ziel des Projekts »Liebesbrief« ist die Weiterentwicklung dieser Verschaltungstechnologie in Richtung Marktreife. In Zusammenarbeit mit der Firma Photonics System Group wird an einer Pilotanlage gearbeitet, um solche Solarzellenstrings herzustellen. Eine der Teilinnovationen unseres Ansatzes besteht in der laserinduziertenVerbindung von Aluminiumfolie mit 0,1 Mikrometer dünnen dielektrischen Schichten ohne Schädigung des darunterliegenden Absorbers. Um die Qualität des Fügeprozesses weiter zu verbessern, wird eine insitu-Schweißregelung und Fügestellenkontrolle evaluiert und qualifiziert, ähnlich wie sie bereits bei laserbasierten Tiefschweißprozessen mit dickeren Fügepartnern und geringeren Vorschubgeschwindigkeiten eingesetzt wird. Im Rahmen des Projekts werden außerdem 10.000 Spezialmodule hergestellt, getestet und qualifiziert. Diese Module werden später zu Dachziegeln weiterverarbeitet und Feldtests unterzogen. Neben den klassischen Themen rund um die laserbasierte Verschaltung wird auch an der kontinuierlichen Verbesserung der lasergeteilten Solarzellen gearbeitet, die weltweit im Trend liegen. Hierbei wird sowohl die Zellteilung mittels Laser weiter optimiert als auch eines pezielle, ebenfalls patentierte Nachbehandlung der Schnittkante entwickelt, da diese aufgrund ihrer Beschaffenheit unverhältnismäßig stark zu den Verlusten beiträgt, die wiederum bei sehr kleinen Solarzellen, wie sie in diesem Projekt eingesetzt werden, stärker ins Gewicht fallen. Ebenfalls Teil des Projekts ist eine umfangreiche Kostenrechnung.