100 µm dünne PV-Zellen für die Massenfertigung
255-Wp-PV-Module auf PERC-Basis
IMEC und SolarWorld haben auf der PVSEC in Frankfurt 156 x 156 mm große und 100 µm dünne PV-Zellen vom PERC-Typ gezeigt, auf deren Basis sie 255-Wp-Klasse-A-Module auf einer vollautomatischen Fertigungslinie mit hoher Ausbeute produziert haben.
SolarWorld hat die PERC-basierten Module auf der eigenen vollautomatischen Fertigungslinie produziert, wobei laut eigenen Angaben kein Ausschuss anfiel. »Dies zeigt, dass die PERC-Technik robust genug ist, um in die industrielle Fertigung Einzug zu halten«, sagt Joachim John, R&D PV Project Manager von IMEC. Die PERC-Technik gilt wegen ihres hohen Wirkungsgrads und dem geringen Silizium-Verbrauch als ein aussichtsreicher Kandidat für die nächste PV-Generation.
Obwohl der Preis für das Ausgangsmaterial über die letzte Zeit stark gefallen ist, sei es laut IMEC doch sinnvoll, Zellen auf Basis sehr dünner kristalliner Siliziumschichten mit hohem Wirkungsgrad weiter zu entwickeln. Allerdings stellte die zu niedrige Ausbeute in der Produktion von Modulen auf Basis dünner Zellen bisher ein Hindernis für den Übergang zur industriellen Fertigung dar. Hier setzt die PERC-Technik an: Sie reduziert die inneren mechanischen Spannungen im Substrat. Deshalb brechen diese Zellen nicht so schnell und sie lassen sich relativ einfach und problemlos verarbeiten.
Die Module, die IMEC and SolarWorld auf der PVSEC präsentiert haben, enthalten 60 zufällig ausgewählte i-PERC-Zellen (das „i“ steht für industrialized), die die PV Research Group von IMEC und SolarWorld Innovations (SWIN) gemeinsam gefertigt haben – ausgehend von den 140 µm dünnen Cz-Silizium-Wafern. Nach dem Entkoppeln der Oberflächen und der Definition des p-n-Übergangs beim SWIN, hat IMEC die Rückseitenpassivierung und die Rückseiten-Laser-Strukturierung durchgeführt. Die Abscheidung der Aluminium-Metallisierung auf der Rückseite hat SWIN übernommen, IMEC den Siebdruck der Silberpaste, co-firing und die Charakterisierung.
Die Zellen erreichten einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 18,6 Prozent (+/- 0,5 Prozent), die beste Zelle kam auf 19 Prozent. Für die aus den 60 Zellen aufgebauten Module hat das Module Testing Lab von SolarWorld eine Leistung von über 255 Wp ermittelt. »Dabei haben wir nicht etwa handverlesene Zellen verwendet«, erklärt Joachim John.
»Obwohl nur 100 µm dick, konnten diese Zellen auf unserer vollautomatischen Linie für die Massenproduktion verarbeitet werden«, sagt Johannes Kirchner, Project Manager von SolarWorld und Department Manager des PV-Module Testing Lab.
»Die geringe Bruchrate der i-PERC-Fertigung auf automatisierten Linien und die enge Prozessverteilung der Zellen zeigt, dass sich PERC-Zellen mit hohem Wirkungsgrad fertigen lassen, und dass sich so die Menge des benötigten Siliziums starkt reduziert«, sagt Joachim John, R&D PV Project Manager von IMEC.
Die Ergebnisse haben die Partner im Rahmen des EU-Projekts ULTIMATE erzielt, in dem die Möglichkeiten dünner Siliziumsubstrate für die Zellen- und Modulfertigung erforscht werden.
- 255-Wp-PV-Module auf PERC-Basis
- 21 Prozent Wirkungsgrad ist realistisches Ziel
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