Modultechnologie

Verschaltung und Einkapselung von Tandem-Solarzellen

Im Module-TEC des Fraunhofer ISE  forschen wir an zuverlässigen Lösungen zur Verschaltung und Einkapselung von Perowskit-Silicium- und III-V-Silicium-Tandemsolarzellen. Die Zuverlässigkeit dieser neuartigen Module analysieren wir in unseren TestLab PV Modules nach geltenden IEC Normen. Die herkömmlichen Verschaltungs- und Einkapselungsprozesse, die für c-Si-Solarzellen verwendet werden, können nicht eins zu eins auf die verschiedenen Tandemtechnologien übertragen werden. Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen sind beispielsweise besonders empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, hohen Temperaturen und mechanischen Belastungen. III-V-Silicium-Tandemsolarzellen dagegen sind dünn und biegsam. Daher eigenen sie sich nicht für die klassischen Verbindungs- und Einkapselungsprozesse von c-Si-Solarzellen. Das Fraunhofer ISE entwickelt verschiedene Verschaltungsverfahren, wie beispielsweise das Schindeln für III-V-Tandemsolarzellen. Damit können die Zell-zu-Modulverluste minimiert werden, und sehr hohe Modulwirkungsgrade sind möglich. Eine umfassende Charakterisierung auf Basis von Simulationen und Messungen begleitet unsere Forschung- und Entwicklungsarbeit.

Das Fraunhofer ISE entwickelt verschiedene Verschaltungsverfahren für Silicon-Perowskit-Tandem-Solarzellen, zum Beispiel leitfähiges Kleben, Drahtverschaltung auf Basis von SWCT (Smart Wire Connection Technology) und Niedertemperaturlöten.

Dazu entwickeln wir Niedertemperaturprozesse und Materialien für die Einkapselung von Silicium-Perowskit-Tandemsolarzellen mit einem besonderen Fokus auf eine zuverlässige Randversiegelung. Wir können auf eine langjährige Erfahrung zurückgreifen, um die Anforderung an Zuverlässigkeit, elektrischer Performance und geringen Herstellungskosten zu erfüllen.

Im Module-TEC des Fraunhofer ISE verfügen wir über eine herausragende, industrielle Infrastruktur mit modernsten Anlagen und Geräten, die uns die Entwicklung einer Vielzahl von Produkten ermöglichen. Dazu gehören: voll- und halbautomatisierte Anlagen zur elektrischen Zellverschaltung (IR, Kontakt, Induktion), zwei Laminatoren in industriellem Maßstab für Einkapselungsprozesse von Solarzellen (adaptiert für dickere Aufbauten und sphärisch gewölbte Module, Geräte zur mechanischen Charakterisierung von Modulmaterialien (statisch und dynamisch) sowie zur Adhäsionsprüfung. Die Anlagen, Verbinder und Kleber wurden zusammen mit unseren Partnern entwickelt.

Wir entwickeln auch Einkapselungsmaterialien und Prozesse speziell für III-V-Tandemsolarzellen. Mit diesen haben wir beispielsweise ein Modulgewicht von nur 380 g/m² erreicht (Zum Vergleich: ein klassisches Silicium-Modul wiegt etwa 10.000 g/m²). Solch leichte Materialien sind besonders für die Anwendung in Fluggeräten relevant.