Fraunhofer-Forschung:
Solarzellen müssen nicht mehr so teuer sein!
Die Herstellung von Solarzellen effizienter und kostengünstiger zu machen, an diesem Ziel arbeiten Fraunhofer-Forscher an mehreren Instituten. Ihre Ergebnisse präsentieren die Wissenschaftler gebündelt auf der PVSEC: unter anderem Laser- und Automatisierungsverfahren und neue Materialien für die Dünnschichttechnik.
Ein Beispiel für einen effizienten Herstellungsprozess ist das Hochrate-Laser-Bohren, das sehr präzise und schnell kleine Löcher in Solarzellen erzeugt. Wozu braucht man das? Eine klassische Solarzelle erzeugt Strom durch den photoelektrischen Effekt. Sie besteht aus mehreren leitenden und halbleitenden Schichten. Fällt Licht auf die Zelle, werden negative Ladungsträger aus ihrer Bindung gelöst und es fließt elektrischer Strom. Bisher befinden sich auf Vorder- und Rückseite der Zelle die Kontakte, um den so erzeugten Strom abzutransportieren. Wenn alle Kontakte an der Rückseite verlegt werden können, wo sie keine Schatten werfen, steigt der Energiegewinn. Die Löcher schaffen die Voraussetzungen für diesen Ansatz, der als »Emitter-Wrap-Through«, kurz EWT, bezeichnet wird. Um noch höhere Geschwindigkeiten und damit höheren Durchsatz zu erzielen, können spezielle Polygon-Scanner eingesetzt werden. Bei diesen Laser-Scannern lenken rotierende Polygon-Spiegel extrem schnell aufeinanderfolgende Laserpulse gezielt ab und sind so in der Lage sehr schnell große Flächen zu bearbeiten. »Das ist eine vielversprechende Technologie, die für viele Laserprozesse eingesetzt werden kann«, erklärt Dr. Malte Schulz-Ruhtenberg vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen.
Genau und schonend fürs Material
Neben der Geschwindigkeit spielt auch die schonende Arbeitsweise der Laser eine große Rolle in der Solartechnik, denn die Zellen und Wafer, also die Grundelemente einer Zelle, sind empfindlich. Laserstrahlen sind aber so fein dosier- und kontrollierbar, dass die Zellen kaum belastet werden. Deshalb nutzten die Fraunhofer-Forscher sie für fast alles: um zu bohren, zu schmelzen, zu schneiden oder auch zu löten. Zum Beispiel werden Ultrakurzpuls-Laser eingesetzt um Vorder- und Rückseite einer Solarzelle voneinander zu isolieren. Sie arbeiten schonender als andere Methoden und das ist wichtig, denn ein großer Anteil der Kosten geht auf Schäden und Bruch in der Produktion zurück.
Roboter im Test
Schäden verursachen häufig auch die Handhabungsroboter, die in unterschiedlichen Varianten von allen Herstellern eingesetzt werden. Sie sollen möglichst schnell und genau arbeiten, aber ohne die empfindlichen Teile zu beschädigen − das senkt die Kosten. Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart arbeiten Forscher daran, die automatisierte Handhabung von Wafern und Solarzellen zu verbessern. »In unserem Test- und Demonstrationszentrum versuchen wir, die Handhabung und Automatisierung in der Photovoltaik nachzustellen und so zu optimieren«, erklärt Roland Wertz, der Verantwortliche beim IPA. Es dient dabei als Schnittstelle zwischen industrieller Fertigung und Forschungsdienstleistung im Bereich der Automatisierung. So werden unter möglichst realen Bedingungen alle Einflüsse und Parameter registriert, die sich zum Beispiel auf die Genauigkeit und Geschwindigkeit verschiedener Greifsysteme auswirken. Dabei hilft der Roboter ABB IRP 360, auch FlexPicker genannt, der auch am Fraunhofer-Stand ausgestellt wird. Er wird als Manipulator zusammen mit dem eigentlichen Greifer für Experimente genutzt. So analysieren und bewerten die Wissenschaftler Produkte unterschiedlicher Hersteller und mit verschiedenen Wirkprinzipien. Denn jede konkrete Anwendung hat eigene Anforderungen und verlangt damit nach eigener optimierter Handhabung.
Fraunhofer-Gesellschaft, PVSEC, Halle B4G, Stand C12
- Solarzellen müssen nicht mehr so teuer sein!
- Dünnschichttechnik: Weniger ist mehr
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
