Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

PV-BAT400 – PV-BAsis Technologie für hocheffiziente Module mit 400W Leistung und einer Leistungsdichte von 240 W/m²

PV-BAsis Technologie für hocheffiziente Module mit 400W Leistung und einer Leistungsdichte von 240 W/m²

Laufzeit: 11/2016 - 12/2020
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projektfokus:
Scan eines metallisierten 6-inch Host-Wafers
© Fraunhofer ISE
Scans eines (a) metallisierten 6-inch Host-Wafers mit Metallisierungslayout mittels dem sechs Schindelzellen vereinzelt werden können und (b) einer vereinzelten pSPEER-Solarzelle nach TLS-Vereinzelung mit den Abmessungen 22 mm × 148 mm (VS: Vorderseite; RS: Rückseite).
Verschaltete Schindelsolarzellen
© Fraunhofer ISE
Verschaltete Schindelsolarzellen auf einer für den „SlimLine“-Prozess optimierten strukturierten Einkapselungsfolie.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung von bifazialen Siliciumsolarzellen und -modulen mit Leistungsdichten pBifa = 240 W/m² (Bestrahlungsstärke von der Vorderseite Gfront = 1000 W/m², Bestrahlungsstärke von der Rückseite Grear = 100 W/m²) auf einer Modulfläche von mindestens einem Quadratmeter. Mit dieser Leistungsdichte wird für die heute vorherrschende Modulgröße von ca. 1,67 m² eine Leistungsabgabe von 400 W erreicht, ca. 100 W bzw. 33 % mehr als bei herkömmlichen monofazialen Spitzenmodulen in dieser Größenklasse.

Zur Erreichung dieser Leistungsziele ist der Einsatz höchsteffizienter bifazialer Solarzellen mit exzellenter Oberflächenpassivierung notwendig. Hierzu soll die „Shingled Passivated Edge, Emitter and Rear (SPEER)“ Zellarchitektur mit „Passivated Edge Technology (PET)“ zum Einsatz kommen, bei der auch die Zellränder passiviert sind. Zur äußerst schädigungsarmen Vereinzelung der Solarzellen soll der „Thermal Laser Separation (TLS)“-Prozess etabliert und weiterentwickelt werden. Für die zu entwickelnden SPEER-Schindelsolarzellen ist auf Zelllevel eine Leistungsdichte pBifa = 240 W/m² erforderlich, was einem Zellwirkungsgrad von etwa 22,1 % mit 85 % Bifazialität entspricht.

Zur weiteren Steigerung der Solarzellenleistung sollen zusätzlich die Kontaktflächen („Con“) passiviert und als sogenannte „SPEERCon“-Technologie eingesetzt werden. Hiermit ist das Ziel, SPEERCon-Solarzellen mit einer Leistungsdichte pBifa = 260 W/m² zu entwickeln.

Verbindungs- und Einkapselungstechnologie zielen auf herausragende Leistungsdichten. Für höchsteffiziente Flächennutzung wird ein neuer Ansatz zur besonders platzsparenden Schindelung von Zellstreifen verfolgt („Matrix-Schindeln“). Der Ansatz vermeidet inaktive Modulfläche fast vollständig und ermöglicht zusammen mit dem patentierten „SlimLine“-Verfahren einen integralen Produktionsprozess. Als alternative Technologie-Route wird für höchsteffiziente Materialnutzung ein optimierter Multiwire-Ansatz verfolgt der TopCON-Halbzellen mit Dünndraht-Verschaltung kombiniert. Beide Hochleistungs-Modultechnologien sollen wesentliche Prüfanforderungen der IEC 61730/61215 bestehen.