Laboreinweihung im Beisein von NRW Innovationsminister Prof. Pinkwart

Die Photovoltaik erlebt seit mehr als zehn Jahren insbesondere durch gezielte Markteinführungsprogramme in Japan und Deutschland einen Boom: Die weltweit installierte Spitzenleistung ist in diesem Zeitraum von wenigen hundert MW auf rund fünf GW angewachsen. Auch technologisch ist Deutschland neben Japan führend. Vor dem Hintergrund immer kürzerer Innovationszyklen und eines beschleunigten Technologietransfers hat das Land NRW im Jahr 2000 die Ansiedlung des Fraunhofer ISE Labor und Servicecenter LSC in Gelsenkirchen, damals in unmittelbarer Nachbarschaft der Shell Solarzellenfabrik, gefördert. Mit einer Durchlaufpilotlinie für großflächige Industriezellen können die Forscher produzieren wie in der Fabrik und gleichzeitig experimentieren wie im Labor. Dabei sind sie Partner für die Photovoltaik-Industrie auch über die Landesgrenzen von NRW hinaus.

»In den letzten sechs Jahren hat sich das Gelsenkirchener Fraunhofer LSC eindrucksvoll als Dienstleister für die Photovoltaikindustrie etabliert. Unser gemeinsames Konzept, eine Plattform für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft zu schaffen, ist mehr als aufgegangen«, so NRWInnovationsminister Pinkwart. »Nordrhein-Westfalen ist das Energieland Nr. 1 in Deutschland und soll möglichst bald auch Energieforschungsland Nr. 1 werden. Das Fraunhofer-Labor ist ein weiterer Schritt hin zu diesem Ziel«.

Solarzellenhersteller nutzen das LSC für die Qualitätskontrolle ihrer Produktion ebenso wie für kurzfristige Problemlösungen in der Prozesslinie. »Unser mit modernster Technik ausgestattetes Labor erlaubt es, den Entwicklungen des Photovoltaik-Marktes Rechnung zu tragen«, so Dr. Dietmar Borchert, Leiter des LSC. »Die direkte Umsetzung der Laborergebnisse in die Produktion steht für uns im Mittelpunkt«. Das Angebot des Labors umfasst die Simulation und Optimierung von Durchlaufprozessen ebenso wie die Entwicklung neuer Prozesse und Strukturen für Solarzellen. Darüber hinaus wird die Herstellung großflächiger Heterosolarzellen aus amorphem und kristallinem Silicium erforscht. Last but not least führt das LSC Gelsenkirchen auch Trainings im Bereich Charakterisierungsverfahren und Solarzellentechnologie durch.

Ein Beispiel für die Entwicklung schneller Messverfahren ist das so genannte LBIC-System. Mit dieser Messdienstleistung können jene Positionen auf einer Solarzelle identifiziert werden, die zu einer Wirkungsgradverschlechterung führen. Wirkungsgrad reduzierende Defekte in Solarzellen können Korngrenzen, Versetzungen oder Ausscheidungen sein. Gemessen werden diese mit einem so genannten LBICSystem, kurz für »light beam induced current«. Bei diesem Verfahren wird die Solarzelle zeilenweise mit einem Laserstrahlpunkt beleuchtet und dabei gleichzeitig der erzeugte Kurzschlussstrom gemessen. Dieser Strom wird in einen Wert umgerechnet, der dem Anteil der in der Solarzelle genutzten Photonen entspricht. Typischerweise findet die Messung an 500×500 Messpunkten statt und dauert etwa zwei Stunden, bei Ortsauflösungen von bis zu 6 µm. Bis zu 30×30 cm große Solarzellen lassen sich so vermessen. Aufgrund der hohen Ortsauflösung lässt sich der Einfluss ausgewählter Solarzellenprozessschritte auf einzelne Defekttypen des Ausgangsmaterials verfolgen.

Der Solarzellenhersteller erhält wertvolle Aussagen über den Einfluss einzelner Parameter seines Produktionsprozesses auf mögliche Defekte im Material und kann seine Prozessschritte entsprechend optimieren.

Das Fraunhofer ISE in Freiburg ist mit derzeit rund 500 Mitarbeitern das größte europäische Solarforschungsinstitut. Es kann auf Know-how und Erfahrungen aus 25 Jahren Forschungsarbeit zurückgreifen. Weitere Schwerpunkte neben der Photovoltaik sind das energieeffiziente und solare Bauen sowie die Wasserstofftechnologie.