Produktionstechnologie

Für den Transfer von Labortellen mit Rekordwirkungsgraden ins industrielle Umfeld sind kosteneffiziente produktionstechnologische Lösungen von entscheidender Bedeutung. Am Fraunhofer ISE werden kontinuierlich innovative Prozesse und Anlagen hinsichtlich ihrer Eignung für die Tandem Photovoltaik evaluiert und optimiert. Nachhaltige Aspekte wie die Einsparung von Energie und Material spielen dabei eine zentrale Rolle.

Highlights#

  • Tiefgehende Expertise in allen relevanten Produktionstechnologien (Dünnschicht- Abscheidungen, Nasschemie, Druck, Laser, etc.)
  • Umfassende Modelle zur techno-ökonomischen Bewertung von Produktionsprozessen
  • Große Kompetenz beim Transfer ins industrielle Umfeld

Forschung und Entwicklung#

Ausgestattet mit exzellenter Infrastruktur und langjähriger Expertise bietet das Fraunhofer ISE eine Vielzahl von FuE Angeboten für anspruchsvolle Fragestellungen im Bereich Produktionstechnologie für Tandem Photovoltaik. Wir unterstützen Zell- und Modul- sowie Material- und Gerätehersteller bei der Auswahl geeigneter Prozesse und Produktionsanlagen. Wir bieten eine breite Palette von Charakterisierungsmethoden an, die alle relevanten Aspekte von der Material- und Oberflächencharakterisierung bis zur eingehenden Analyse der elektrischen, optischen und funktionellen Eigenschaften, sowie Inline-Charakterisierung abdecken. Die Modellierung unserer Prozesse und Materialien spielt ebenfalls eine wichtige Rolle vor allem bei der Digitalisierung unserer Prozesse und Anlagen.

Das Fraunhofer ISE verfügt über eine breite Palette Druck- und Laseranlagen zur Metallisierung und Strukturierung, mit denen sich eine Vielzahl von Prozessanforderungen abbilden lassen. Diese Anlagen verfügen über eine hochpräzise optische Ausrichtung, welche die Umsetzung komplexer Strukturen auch in mehreren Prozessschritten ermöglicht. Die Realisierung ultrafeiner Linienkontakten mit guter Leitfähigkeit auf strukturierten Siliciumoberflächen stellt eine der Disziplinen dar, in der das Fraunhofer ISE jahrzehntelange Erfahrungen gesammelt hat.

Im Bereich der Abscheidung von dünnen Schichten mittels Vakuumverfahren besteht große Erfahrung hinsichtlich vieler Materialien und Abscheidemethoden. Für die Abscheidung von Elektron- und Lochleitern stehen Sputteranlagen mit speziellen schädigungsarmen Quellen zur Verfügung mit denen transparente, leitende Schichten aber auch alternative Elektronen- und Löcherkontakte sowie dielektrische Schichten auf unterschiedlichen Substratgrößen (bis M12) abgeschieden werden können. Im Bereich der Atomlagenabscheidung stehen ebenfalls unterschiedliche Anlagentypen zur Abscheidung unterschiedlichster Materialien zur Verfügung.

Auch für die Abscheidung von Perowskitabsorberschichten bieten wir eine große Bandbreite von Technologien an. Mittels Blade-Coating können bereits Wafer in industriellen Größen beschichtet werden, Sprühbeschichtung und entsprechende Aufdampfprozesse sind derzeit in Entwicklung.

Für einen erfolgreichen Transfer technologischer Entwicklungen in die industrielle Produktionsumgebung ist eine entwicklungsbegleitende und fundierte Analyse der wirtschaftlichen Erfolgsaussichten von zentraler Bedeutung. Zur Analyse sämtlicher technischer und ökonomischer Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit der betrachteten Technologieansätze setzen wir umfangreiche Bewertungsmodelle ein, welche sowohl die techno-ökonomische Analyse einzelner Produktionstechnologien ermöglicht, als auch die Betrachtung gesamter Prozessketten zur Produktion von Tandem-Solarzellen und PV-Modulen. Begleitend zu den techno-ökonomischen Analysen betrachten wir im Rahmen von LCA-Analysen auch den Einfluss von Produktion und Betrieb der PV-Technologien auf die Umwelt.

Continuous cathode sputtering (PVD) system
© Fraunhofer ISE/ Photo: Bernd Müller
Durchlauf-Kathoden-Zerstäubungsanlage (PVD) in PV-TEC Front-End zur Abscheidung metallischer und transparenter leitfähiger Schichten (TCO).
Neue Siebdrucklinie im PV-TEC Back-End
© Fraunhofer ISE
Neue Siebdrucklinie im PV-TEC Back-End.
Rotationssiebdruckanlage für die Metallisierung von Solarzellen
© Fraunhofer ISE
Rotationssiebdruckanlage für die Metallisierung von Solarzellen.

Unsere Infrastruktur und FuE-Leistungen zu diesem Thema:#

PV-TEC

Photovoltaic Technology Evaluation Center

Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen

Funktionales Drucken

Hochpräzise Drucktechnologien für die Entwicklung funktionaler Materialien und innovativer Verfahren.