Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Die Entwicklung und stetige Optimierung neuer Solarzelltechnologien und Solarzellenformate (TOPCon, SHJ, Tandem) führt zu einer steigenden Anzahl von Busbarstrukturen auf den Solarzellen und dem Einsatz der Schindeltechnologie. Darüber hinaus erfordern neue Hocheffizienztechnologien Verbindungsverfahren mit niedrigen Prozesstemperaturen. Beispiele hierfür sind leitfähiges Kleben oder das Weichlöten mit Lotlegierungen, mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als das in der Photovoltaik hauptsächlich eingesetzte Zinn-Blei-Lot. Der Einsatz von Runddrähten im Vergleich zur Verbindung durch konventionelle Zellverbinder ermöglicht die Reduzierung der elektrischen und optischen Verluste. Durch die Steigerung der Anzahl der Runddrähte pro Zelle wird ein geringerer Serienwiderstand erreicht und durch die optimierte Lichtstreuung des Runddrahts zurück auf die Solarzelle lässt sich eine höhere Leistung der Module erzielen.
Die Runddrähte bestehen aus einem Kupferkern mit einem Durchmesser von 200 µm bis 400 µm und sind mit einem bleifreien oder bleihaltigen Lot ummantelt. Wie bei der Verbindung von Solarzellen mit konventionellen Zellverbindern mit rechteckigem Querschnitt werden die Runddrähte mittels Weichlöten oder leitfähigem Kleben auf den Solarzellen fixiert, um die Zellen zu verbinden. Eine Herausforderung bei der Verbindungstechnik für Solarzellen ist das Auftreten von thermomechanischen Spannungen, die zu Mikrorissen in Solarzellen führen und die Lebensdauer von PV-Modulen einschränken können.
Am Fraunhofer ISE arbeiten wir an der Entwicklung von gewellten Drähten, die die thermomechanischen Spannungen reduzieren und eine busbarfreie Verbindung der Kontaktfinger oder die spannungsarme Verbindung von Rückkontaktsolarzellen möglich machen. Des Weiteren wird eine optimierte Flächenausnutzung im PV-Modul durch Reduzierung der Zellabstände bis hin zum Zellüberlapp analysiert. Die Anforderungen des Runddrahts im Übergangsbereich der Zellen sowie die mechanischen Belastungen, die dabei auf die Zellkanten wirken, stehen hierbei im Vordergrund.
Darüber hinaus arbeiten wir an der Schindeltechnologie, dem elektrisch leitfähigen Kleben von Hocheffizienzsolarzellen sowie dem bleifreien Löten für eine RoHS-konforme Solarzellenverschaltung.
