Silizium-Solarzellen Leitfähiges Kleben ist marktreif

Der Klebe-Stringer der Firma Teamtechnik kommt bei der industriellen Verschaltung von Heterojunction-Solarzellen zum Einsatz.
Der Klebe-Stringer der Firma Teamtechnik kommt bei der industriellen Verschaltung von Heterojunction-Solarzellen zum Einsatz.

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist marktreif. Das ist das Ergebnis des Forschungsprojekts »KleVer«, das das Fraunhofer ISE mit der Firma Teamtechnik durchgeführt hat.

Im Rahmen der gemeinsamen Forschungsarbeiten des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE und des Anlagenherstellers Teamtechnik wurde die Klebetechnik so weit vorangetrieben, dass sie als alternative Verschaltungstechnik zum weitverbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen lassen sich vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschalten.

Der Durchsatz ist nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Auch die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung ließ sich durch Klimakammerprüfungen bereits bestätigen.

Erprobung des Stringers

Im Projekt wurde ein Stringer mit Klebeeinheit am Fraunhofer ISE erfolgreich in Betrieb genommen und erprobt. Auf ihm wurde nachgewiesen, dass leitfähiges Kleben von Solarzellen mit drei, vier oder fünf Busbars als Voll- oder Halbzelle mit einem Durchsatz von etwa 1.600 Zellen pro Stunde möglich ist.

Die bereits hergestellten Heterojunction-Module mit Klebeverbindungen zeigen eine Leistung von 320 Watt bei einer Standardgröße von 60 Zellen. Bei der Klebetechnologie liegt die Prozesstemperatur unter 180 °C, sodass die Heteroschichten der Zellen nicht geschädigt werden.

Auch ist die thermomechanische Belastung durch die geringere Steifigkeit der Klebeschicht deutlich niedriger, Spannungen im Material verringern sich. Damit sinkt die Gefahr von Mikrorissen und Brüchen in den Zellen. Die Taktzeit zur Verschaltung einer Zelle im Teamtechnik-Stringer liegt bei weniger als 2,3 s und wird wesentlich durch die Aushärtegeschwindigkeit des verwendeten Klebermaterials bestimmt.

»Nachdem wir unsere Expertise zum leitfähigen Kleben von Silizium-Solarzellen in den letzten Jahren im Labormaßstab erproben konnten, versetzt uns der Stringer von Teamtechnik nun in die Lage, die bleifreie Verbindungstechnik im industriellen Maßstab zu optimieren«, erklärt Dr. Achim Kraft, Projektleiter und Leiter des Teams Verbindungstechnik am Fraunhofer ISE.

Auch Axel Riethmüller, Projektleiter und Chief Operating Officer bei Teamtechnik, zeigt sich zufrieden: »Als Hersteller von Hochleistungs-Stringern sind wir stolz, mit der entwickelten Klebetechnologie-Einheit bei der industriellen Verschaltung der empfindlichen Heterojunction-Solarzellen vorne dabei zu sein. Über die ersten Stringer-Bestellungen mit Klebetechnologie dürfen wir uns bereits freuen. Das wäre ohne das gemeinsame Projekt mit dem Fraunhofer ISE nicht möglich gewesen.«