Rationellere Photovoltaik-Produktionen durch marktnahe interdisziplinäre Gemeinschaftsforschung

Die Gewinnung von elektrischem Strom direkt aus dem Sonnenlicht erfolgt über photovoltaische Anlagen. Das herausragende Grundmaterial für die Herstellung der dazu benötigten Solarzellen ist nach wie vor Silizium. Zwar werden für die Zukunft in andere Materialien bzw. Materialkombinationen für die Solarzellenproduktion große Erwartungen gesetzt. Noch ist dabei aber kein Durchbruch in der breiten Anwendung gelungen. Silizium wird deshalb seine zentrale Rolle in der Photovoltaik zumindest in diesem Jahrzehnt voraussichtlich behalten.

Es ist daher folgerichtig, dass die Forschung und Forschungsförderung sich neben der Entwicklung neuer Dünnschichttechnologien (mit anderen Materialien) auch weiterhin intensiv mit der Technologie der Siliziumsolarzellen befasst. Mit „Expertenkreis: Innovative und rationelle Fertigungsverfahren für Silizium-Photovoltaikmodule – SOLPRO III“ konnte ein solches Projekt jetzt erfolgreich abgeschlossen werden. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie hat dieses Projekt mit 627.000 DM (Gesamtkosten: 907.000 DM) gefördert.

Unter der wissenschaftlichen Begleitung und Koordinierung der Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen und für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg arbeiteten Experten von Wafer-, Zell- und Modulherstellern, Maschinen-, Anlagen- und Komponentenherstellern sowie eines Energieversorgungsunternehmens zusammen, um Konzepte für eine rationelle und innovative Photovoltaik-Produktion zu erstellen, zu testen und die weltweite Entwicklung auf diesen Gebieten zu evaluieren. Hierbei wurde die gesamte Fertigungskette vom Ausgangsmaterial Silizium bis hin zum fertigen Modul betrachtet.

Dabei wurden stets die Erfordernisse des Marktes durch detaillierte Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Potenzialabschätzungen einbezogen. Dies beinhaltet beispielsweise eine Analyse möglicher Einsatzfelder zukunftsträchtiger Technologien wie Laser- und Sputtertechnologien in der Photovoltaik. Im Einzelnen wurde folgende Themen bearbeitet:

• Integrierte Zellen- und Modulfertigung aus dünnen Wafern
• Einsatzgebiete der Drucktechnologie in der Solarzellenfertigung
• Substitution der Nasschemie durch die Plasmatechnologie
• Einsatz des Lasers in der Produktion
• Handlingfreies Prozessieren
• Prozessieren dünner Wafer
• Vorderseitenmetallisierung für höhereffiziente Solarzellen
• Texturierungsverfahren für multikristallines Silizium
• Materialflussanalyse

Auf der Basis der erzielten Ergebnisse konnte eine Vielzahl an Optimierungspotenzialen für die Produktion von Solarzellen und -modulen identifiziert und erschlossen werden. Diese beinhalten sowohl Wirkungsgrad steigernde als auch Kosten reduzierende Ansätze, die zum Teil noch während der Projektlaufzeit umgesetzt wurden. Für die beteiligten Unternehmen konnten darüber hinaus kurz-, mittel- und langfristige Handlungsempfehlungen abgeleitet und neue Einsatzgebiete erschlossen werden. Die positive Zusammenarbeit der beteiligten Unternehmen wurde über den Rahmen des Projektes hinaus durch aufbauende bilaterale Projekte fortgeführt.