Qualität und Kapazität für die schnelle deutsche PV-Modul-Produktion

Ziel des Projekts »Quelle« ist die Entwicklung resilienter PV-Modulkonzepte und flexibler Produktionsstrategien für den europäischen Solarmarkt in Zusammenarbeit mit dem Modulhersteller Heckert Solar und dem Flussmittel und Lothersteller Stannol. Dazu werden Konzepte wie gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV), zugangsbeschränkte PV-Märkte als auch Großkraftwerksmodule inklusive Modulmaterialien, Anlagenerweiterungen und Prozessentwicklungen angestrebt. Hierbei wird im Detail die bleifreie Verschaltung von Hocheffizienz-Solarzellen mit Runddrähten, die Entwicklung alternativer Rahmenkonzepte unterstützt durch Kostenrechnungen und Lebenszyklusanalyse.

Ausgangslage

Standard PV-Module außerhalb des europäischen Auslands werden derzeit sehr preisgünstig angeboten und vertrieben und schränken dadurch den Absatz heimischer Modulhersteller wesentlich ein. Folglich verschiebt sich der Fokus von europäischen Modulherstellern in Richtung von spezialisierten Anwendungen (BIPV, Zugangsbeschränkte Märkte, Großkraftwerksmodule) in denen höhere Anforderungen gestellt werden, die nicht durch das Standard Moduldesign erzielt werden.

Ziel

Der Modulhersteller Heckert Solar aus Chemnitz plant seine Produktionskapazitäten nachhaltig und flexibel gegenüber den neuen Anforderungen anzupassen. Im Fokus steht dabei die Entwicklung von innovativen, resilienten Modulkonzepten, die im europäischen Markt konkurrenzfähig gegenüber außereuropäischen Modulherstellern sind. Für die Entwicklung von innovativen Modulkonzepten werden die derzeit gängigen Hocheffizienz-Solarzelltechnologien (TOPCon & SHJ) verwendet. Kernpunkte sind dabei die Herstellung von Prototypmodulen entlang der entwickelten Prozesse der Verschaltung, Einkapselung und Rahmung inklusive Alterungsprüfung unterstützt durch Kostenrechnung und CO₂-Bilanz mittels Lebenszyklusanalyse.

Lösungsansatz

Die wesentlichen Entwicklungsaktivtäten der Material- und Prozessentwicklung liegen in der Solarzellverschaltung sowie der Moduleinkapselung. Bei der Solarzellverschaltung erfolgt die Prozessentwicklung unter Verwendung von dünnen Runddrähten mit dem Fokus auf nachhaltigen Materialien. Es werden Prozesse mit den von Stannol entwickelten bleifreien Loten sowie den lösemittelarmen bis lösemittelfreien, wasserbasierten Flussmitteln entwickelt. Für die Verschaltung von Solarzellen mit mehr als 16 Busbars und in den Formaten M10 und G12 wird eine Verschaltungsanlage ertüchtigt werden. Für die Entwicklung von Glas-Backsheet als auch für Glas-Glas-Modulkonzepten werden Materialkomponenten bewertet. Hierbei werden insbesondere die Degradationseigenschaften von Einkapselungsmaterialien hinsichtlich ihrer Langzeitstabilität von Modulen untersucht. Neben der Rahmenweiterentwicklung werden unterstützend simulative Ansätze mittels Zelle-zu-Modul-Analyse (CTM) und FEM durchgeführt. Die entwickelten Prozesse und Materialien werden in Kostenrechnungen detailliert analysiert sowie die CO₂-Bilanz anhand umfassender Lebenszyklusanalysen bewertet.

Das Projekt »Quelle«  wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BWMK) gefördert.