Forschungsprojekte

Im Zeitalter der Digitalisierung stellt sich die Frage wie etablierte Drucktechnologien wie das Flachbett-Siebdruckverfahren in den digitalen Raum überführt werden können. Zentrale Herausforderungen wie die Reduktion der Strukturbreiten oder die Maximierung des Produktionsdurchsatzes könnten mit Hilfe eines digitalen Zwillings kostengünstiger und schneller bearbeitet werden. Das skizzierte Vorhaben stellt einen Ansatz zur Digitalisierung des Flachbett-Siebdruckverfahrens dar und beinhaltet die Optimierung der Produktionsparameter mittels CFD-Simulation und künstlicher Intelligenz, sowie die Einbindung eines Feedback-Loops zur Live-Prozesskontrolle und -anpassung. Das Projektkonsortium deckt einen breiten Bereich der Produktionskette ab und ermöglicht somit eine optimale Zusammenarbeit. | Laufzeit: 04/2023 - 03/2026

Der Fokus der heutigen Forschung im Bereich Siliziumsolarzellentechnologie liegt auf der gezielten Neu- und Weiterentwicklung von Einzelprozessen mit dem Ziel die Solarzelleneffizienz zu erhöhen und die Prozesskosten zu senken. Das skizzierte Forschungsvorhaben hat das Ziel, den Vorderseitenmetallisierungsprozess als Schlüsseltechnologie zur Herstellung von Siliziumsolarzellen signifikant zu verbessern. Hierzu soll die am Markt etablierte Schablonendrucktechnologie adressiert werden. Die technologischen Grenzen des Druckprozesses und der Druckform inkl. der strukturierten (und beschichteten) Schablone sollen in Richtung schmalere Kontaktbreiten (<20µm) bei ausreichender Kontakthöhe verschoben und gleichzeitig die Prozesskosten in EUR/Wp reduziert werden. | Laufzeit: 11/2018 - 10/2021

Projekt im Geschäftsfeld Photovoltaik, Thema: Silicium-Photovoltaik, Arbeitsgebiete: Kontaktierung und Strukturierung, Herstellung und Analyse von hocheffizienten Solarzellen, Pilotherstellung von industrienahen Solarzellen Laufzeit: Juni 2016 - September 2019

Kerngeschäft des Fraunhofer ISE ist die Entwicklung der nächsten Solarzellengenerationen. Dabei haben Tandemsolarzellen, integrierte Photovoltaik und nachhaltige Produktion höchste Priorität. Das Projekt »Kumelle« adressiert die Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen, hohe Solarzellenwirkungsgrade von über 30 % und Kupfermetallisierungen anstelle von teurem und immer knapper werdendem Silber. Damit ist das Projekt vollständig mit den Kernzielen des Fraunhofer ISE abgestimmt. Neben der evolutionären Weiterentwicklung des Flachbett-Siebdruckes als Stand der Technik in der Produktion steht in enger Kooperation mit dem Konsortialführer acp systems AG die revolutionäre Entwicklung eines neuen Druckverfahrens im Vordergrund (FlexTrail), welches Vorteile hinsichtlich Ressourceneffizienz, minimale Strukturbreite, Materialflexibilität und Produktivität impliziert. Daneben wird ein materialgetriebener Lösungsansatz verfolgt mit dem Ziel zellcharakteristische Leistungsparameter mit materialspezifischen Kenngrößen zu korrelieren und so ein tiefes Verständnis zu den verwendeten Prozesse aufzubauen. | Laufzeit: 05/2024 - 04/2027

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. Laufzeit: 05/2023 - 04/2026

Die unabhängige Verfügbarkeit von PV-Strom in der EU, in D und in BW erfordert die Abbildung aller Wertschöpfungsketten, so auch die Fertigung von Solarzellen. Innovative Solarzellen und Produktionsverfahren sind Schlüsseltechnologien für eine Reetablierung. Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen erreichen hohe Wirkungsgrade (> 30%), haben aber auch spezifische Anforderungen an den Herstellungsprozess. Diese sind bzgl. Metallisierung ein geringer Silberverbrauch und niedrige Prozesstemperaturen, welche etablierte Verfahren wie Siebdruck nicht ideal bedienen können. In PARAMETALLICA soll das am Fraunhofer-ISE entwickelte FlexTrail-Produktionsverfahren durch die Entwicklung eines parallelisierten Druckkopfes (als Prototyp) weiterentwickelt werden, wobei der Funktionsnachweis anhand des Perowskit-Silicium-Basisprozesses in den PV Pilot-Linien des Fraunhofer-ISE erfolgt. Die Verwertung sieht Ausgründungen und Lizensierungen vor, vorrangig in BW. | Laufzeit: 10/2022 - 09/2024