Vom Wafer zum Modul: Kostengünstige Siliziumtechnologien mit hohem Wirkungsgrad

Im Projekt »WaMTec« arbeiten Firmen und Institute aus vier europäischen Ländern an der Weiterentwicklung von Technologien zur Herstellung von Silizium-Wafern, -Solarzellen und -Modulen. Kristalline Si-Solarzellen dominieren den PV-Weltmarkt dank jahrzehntelanger Kostensenkung und Effizienzsteigerung. Doch steigende Produktionsmengen verschärfen Ressourcenengpässe – insbesondere bei Silber für die Zellmetallisierung. Zugleich müssen Wirkungsgrade weiter steigen und Herstellungskosten sinken. WaMTec begegnet diesen Herausforderungen mit Innovationen entlang der gesamten Wertschöpfungskette

Ausgangslage

Solarzellen auf der Basis von kristallinen Silizium-Wafern repräsentieren weiterhin den größten Anteil am PV-Weltmarkt. Diese Dominanz wurde durch eine starke Kostensenkung bei der Herstellung und durch eine hohe Effizienzsteigerung des Produktes im Laufe der letzten Jahrzehnte erreicht. Entscheidend für den Erfolg ist aber auch die gute Verfügbarkeit der dabei verwendeten Materialien. Allerdings wird die Verwendung von z.B. Silber zur Metallisierung der Solarzellen zunehmend problematisch aufgrund knapper Ressourcen und sich erhöhender Solarzellenproduktion. Außerdem müssen die Energiewandlungseffizienzen der Solarzellen und -module stetig weiter gesteigert werden und auch weitere Kostensenkungspotentiale ausgeschöpft werden.

Ziel

Im Projekt »WaMTec« fokussieren wir uns auf die Reduktion der Kosten (CAPEX und LCoE) und auf die Erhöhung der Effizienz von c-Si-Solarmodulen durch das Ansprechen eines großen Anteils der Wertschöpfungskette: Beginnend mit der Fabrikation von Silizium-Wafern, über die Herstellung von Solarzellen, deren Implementation in Solarmodule und ihr Testen in Outdoor-Testinstallationen. Die Arbeit wird in Arbeitspakete strukturiert.

Die konkreten Ziele sind:

• Erhöhung der Qualität (10 ms Lebensdauer) und Verringerung der Kosten von p-Typ-c-Si-Wafern
• Erhöhung der Effizienz von p-Typ-TOPCoRE Solarzellen zu 25.5%- Ersetzen der Siebdruck-Ag-Kontakte durch galvanisch aufgebrachte Cu-Kontakte. Hierbei Verringerung des Silberverbrauchs um 90%
• Einseitiges trockenes Ätzen von Si-Schichten mittels Klima-freundlichem F2-Gas
• Verbesserung des Licht-Managements in Solarmodulen
• Testen der Outdoor-Performance von Solarmodulen mit Technologien aus dem Projekt
• Verringerung der Zellproduktionskosten (incl. der Wafer) um ca. 10%, die zu ca. 4% verringerter LCoE führen.

Lösungsansatz

In Kooperation zwischen den Projektpartnern ODTÜ-GÜNAM (Türkei), Nines PV (Irland), NorSun (Norwegen), Schmid (Deutschland), Smart Solar (Türkei) und dem Fraunhofer ISE sollen Fortschritte entlang der Wertschöpfungskette zur Herstellung von Solarmodulen erzielt werden. Die Kosten sollen deutlich gesenkt und neue Solarmodultechnologien in Outdoor-Tests bestätigt werden.

Das Projekt »WaMTec«  wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert.