Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Silizium-Dünnschichtsolarzellen: Von der Einzelzelle zum Modul

20.09.2002


Die neuesten Errungenschaften des Instituts für Photovoltaik komplettieren die Prozesstechnologie für großflächige Solarmodule am Forschungszentrum Jülich: In der Sputteranlage wird die Metalloxid-Schicht auf eine Glasscheibe aufgebracht.


In der Anlage zur Laserstrukturierung wird ein Solarmodul mit einem grünen Laserstrahl in Streifen geschnitten.


Prozesstechnologie für 30 cm x 30 cm Solarmodule in Betrieb genommen

Auf dem Weg zu einer kompletten Prozesstechnologie für Solarmodule auf der Basis von Silizium-Dünnschichtsolarzellen haben Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich einen ersten Meilenstein erreicht: Am 17. September nahmen sie im Institut für Photovoltaik (IPV) eine Anlagenserie in Betrieb, mit der sie industrienah großflächige, 30 mal 30 Zentimeter große Solarmodule entwickeln - angefangen bei der "nackten" Glasscheibe bis zum fertigen Modul.

Solarzellen wandeln Sonnenlicht direkt in Strom. Die breite Nutzung dieser erneuerbaren Energie steckt trotz erster Markterfolge noch in den Kinderschuhen, denn Solarzellen sind nach wie vor zu teuer. Am Forschungszentrum Jülich konzentrieren sich die Forscher auf Silizium-Dünnschichtsolarzellen, da diese vergleichsweise geringere Kosten versprechen als herkömmliche Solarzellen. Den Wirkungsgrad einer ein Quadratzentimeter großen Zelle haben die Forscher bereits auf 11,2 Prozent hochgeschraubt: Nun gilt es, dieses Ergebnis auf Solarmodule bestehend aus vielen Einzelzellen zu übertragen und so die industrielle Umsetzbarkeit zu demonstrieren. Dazu haben die Forscher eine komplette Prozesstechnologie für großflächige Solarmodule aufgebaut - im Rahmen eines Projektes des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) mit dem Titel "Technologie für eine neue Generation von Silizium-Dünnschichtsolarmodulen auf Glas".

Silizium-Dünnschichtsolarzellen bestehen aus mehreren Schichten: Durch eine erste Schicht aus transparentem und leitfähigem Metalloxid (TCO = transparent conductive oxide) fällt das Sonnenlicht auf die Silizium-Schicht: Hier wird es geschluckt, und die dabei erzeugten Ladungsträger werden nach außen abtransportiert - fertig ist der Solarstrom. Bewährt haben sich Stapelzellen mit mehreren übereinander liegenden Silizium-Schichten. Zudem steigt der Wirkungsgrad, wenn eine Schicht aus dem für Dünnschichtsolarzellen üblichen amorphen Silizium besteht und eine zweite aus einer weiteren Variante, dem mikrokristallinen Silizium - bei Solarmodulen ein Neuling. Auch bei der TCO-Entwicklung beschreiten die Jülicher Forscher neue Wege. Sie verwenden Zinkoxid, einen billigen und hoch transparenten Werkstoff: Aufgeraut mit Salzsäure ist Zinkoxid zudem ein exzellenter Lichtfänger.

Die einzelnen Schichten werden mit verschiedenen Verfahren im Vakuum auf einem Glassubstrat abgeschieden. Nach jedem Schritt wird die jeweilige Schicht mit einem Laser in Streifen geschnitten: Im fertigen Solarmodul entstehen so viele in Serie geschaltete Solarzellen. Bisher konnten die Wissenschaftler nur einzelne kleinflächige Solarzellen auf Glasscheiben herstellen, ab jetzt können sie 30 mal 30 Zentimeter große Solarmodule fertigen. Die Anlage zur Silizium-Beschichtung ist im Betrieb, die neuen Anlagen zur Metalloxid-Beschichtung durch Sputtern und zum Schneiden der einzelnen Schichten mittels Laserstrahl haben sich im Testbetrieb bereits bewährt. Sie komplettieren nun die Prozesstechnologie - zusammen mit einem nasschemischen Labor zum Aufrauen, also Ätzen, der TCO-Schicht. "In Jülich integrieren wir neue Materialien in die üblichen Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium und entwickeln parallel dazu industrienahe Herstellungsverfahren", erklärt Dr. Bernd Rech, für die Solarmodultechnologie verantwortlicher Wissenschaftler. "Diese Kombination ist weltweit einzigartig."

Eingeweiht wurde die neue Solarmodultechnologie mit großer Industriebeteiligung am 17. September in einem Symposium, das in einen TCO-Workshop für Dünnschichtsolarzellen eingebunden war. Nach der Begrüßung durch Dr. Gerd Eisenbeiß, für Energie zuständiges Vorstandsmitglied am Forschungszentrum Jülich, stellten Vertreter aus der Industrie und Dr. Bernd Rech die neuen Anlagen und Forschungsziele vor. Anschließend hatten die über 100 Gäste aus Forschung, Industrie und Ministerium, die der Einladung nach Jülich gefolgt waren, die Gelegenheit Laborräume und Anlagen zu besichtigen.

Peter Schäfer | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/aktuelles/pressemitteilungen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau