ConPro – Concentrator Project

All-Purpose MWT-Konzept für grössenvariable Solarzellen

Laufzeit: Juni 2013 - August 2014
© Fraunhofer ISE

Vorder- und Rückseite der AP-MWT-Solarzellen im Si-Wafer.

© Fraunhofer ISE

Schematischer Querschnitt durch die AP-MWT-Solarzelle optimiert für hohe (Al-BSF, oben) und niedrige (PERC, unten) Einstrahlungsbereiche.

© Fraunhofer ISE

Wirkungsgrad in Abhängigkeit der Einstrahlung für die zwei verfolgten Technologierouten der AP-MWT-Solarzelle.

Neben dem konventionellen Einsatz von Si-Solarzellen in einem Flachmodul gibt es Anwendungen, die im besonderen Maß für niedrige und besonders hohe eingestrahlte Leistungen optimiert sind. Dieser Einsatz zeichnet sich dadurch aus, dass die verwendeten Solarzellen entweder sehr geringe oder besonders hohe Stromdichten effizient verarbeiten müssen. Zudem setzen solche Anwendungen variable Größen und ein flexibles Strom-Spannungs-Verhältnis des fertigen Produkts voraus. In diesem Zusammenhang haben wir das All-Purpose-Metal-Wrap-Through (AP-MWT)- Konzept entwickelt. Spitzenwirkungsgrade von 20,2 % bei einer Einstrahlung von 1 W/cm² (C = 10), 21,0 % bei C = 1 und 18,3 % bei C = 0,1 werden erreicht.

Das AP-MWT-Konzept zeichnet sich durch ein Elementarzellendesign aus, das Zellgrößen von minimal 2,25 cm² bis maximal 189 cm² erlaubt (Abb. 1). Auf einem Si-Wafer befinden sich 84 Elementarzellen, die rückseitig je einen externen Kontakt für die negative und positive Polarität haben. Mit diesem Aufbau minimieren wir Abschattungsverluste durch das vorderseitige Metallgitter und maximieren die Flexibiliät durch eine rein rückseitige Verschaltung. Dadurch ist es möglich, das Strom-Spannungsverhältnis durch Änderungen bei Anzahl und Größe der zu verschaltenden Zellen anzupassen. Wir verwenden ausschließlich industrienahe Prozesse um AP-MWT-Solarzellen herzustellen. Dabei kommen abhängig von der späteren Anwendung Technologien zum Einsatz, die besonders für die jeweilige eingestrahlte Intensität geeignet sind. Der obere Querschnitt in Abb. 2 zeigt eine rückseitig, flächig kontaktierte Solarzelle (Al-BSF), die besonders für den Einsatz bei hoher Einstrahlung geeignet ist. Auf dem unteren Querschnitt ist eine rückseitig passivierte und lokal kontaktierte Solarzelle (PERC) zu sehen, die insbesondere bei einer Einstrahlung von einer bis zu einer zehntel Sonne zum Einsatz kommt.

Das im Fraunhofer ISE angesiedelte PV-TEC ermöglicht neben der Herstellung von Kleinserien bis zu 1000 Wafern das Vereinzeln aus dem Wafer, die I-V-Messung bei der gewünschten Einstrahlung und eine Sortierung nach Leistungsklassen. Darüber hinaus bieten wir FuE-Leistungen zu Verbindungstechnologie, SMT-Prozessen, Einkapselung und theoretischer Modellierung sowie elektrischer Charakterisierung von Modulen.