Die Innovationsallianz Photovoltaik hat mit der Weiterentwicklung der PERC-Technologie und deren Überführung in die Serienproduktion ein erstes Ergebnis vorgestellt. Zwar hat der Prototyp das anvisierte Ziel erreicht, doch in der Serienfertigung sind noch weitere Anstrengungen notwendig.
Mit dem Projekt Sonne hat die Innovationsallianz Photovoltaik erste Ergebnisse vorgestellt. Die Kooperation von elf Solarunternehmen und vier Forschungsinstituten hat die Technologie der Perc-Zellen weiterentwickelt und in die Produktion überführt. Perc steht für Passivated Emitter Rear Cell, also eine Solarzelle, deren Rückseite verspiegelt und passiviert ist. „Unser Ziel war es, die Leistung der Solarmodule zu erhöhen“, sagt Holger Neuhaus, Geschäftsführer von Solarworld Innovations mit Sitz im sächsischen Freiberg. Die Forschungsabteilung des Bonner Zell- und Modulherstellers hatte die Koordination des dreijährigen Forschungsprojektes übernommen. Den Ingenieuren standen mehr als 21 Millionen Euro zur Verfügung, von denen über die Hälfte aus der Industrie kamen. Fördermittel flossen aus dem Bundesumweltministerium und dem Bundesforschungsministerium.
Mehr als 20 Prozent aus der Zelle
Durch die Perc-Technologie wurde die Leistung der Zellen auf mehr als 21 Prozent (monokristallin) beziehungsweise 18,6 Prozent (poly) gesteigert. Neben der passivierten Rückseite wurden die Finger zur Kontaktierung auf der Frontseite abgespeckt und selektive Emitter eingeführt. Ein monokristallines Modul aus 60 Perc-Zellen wurde von TÜV vermessen, es leistete 306 Watt. Mittlerweile hat Solarworld die Technik in die Massenfertigung übernommen und für p-Type-Zellen optimiert. Rund 300 Megawatt Perc-Module wurden bislang hergestellt. Die Rückseite der Module wird mit einer Folie abgeschlossen. In den neuen Glas-Glas-Modulen von Solarworld werden noch keine Perc-Zellen verbaut. „Das prüfen wir im Laufe dieses Jahres“, stellte Neuhaus in Aussicht. „Beide Technologien zu verbinden, ist eine Option für Ende dieses oder Anfang kommenden Jahres.“
Um die hohe Ausbeute zu erreichen, wurde die Rückseite der Perc-Zelle mit einer Siliziumnitridschicht verspiegelt und mit Aluminiumoxid passiviert. Die Strukturierung der Kontakte erfolgt durch Laser in schnellem Durchsatz. Die Perc-Zellen werden nach Aussage von Neuhaus mittlerweile zu denselben Stückkosten wie Standardzellen produziert. „Das war ein wichtiges Ziel der Forschungen.“
Kontaktfinger auf 30 Mikrometer reduziert
In einem weiteren Schritt haben die Forscher die Effizienz der Zelle erhöht, indem sie schmalere Frontseitenkontakte einsetzen. Die bisher 70 Mikrometer breiten Kontaktfinger wurden auf 30 Mikrometer reduziert. Dadurch sinkt die Verschattung. Aber: Schmalere Finger müssen höher aufgebaut werden, damit ausreichend Querschnitt für den Elektronentransport bleibt. Der Berliner Maschinenhersteller Jonas und Redmann hat dafür ein neues Druckverfahren entwickelt. Denn mit Siebdruck sind höchstens 70 Mikrometer Fingerbreite möglich. Bei der neuen Extrusion wird die hauchdünne Metallisierung durch eine Stützpaste stabilisiert. Im Feuerofen verbrennt diese Opferpaste rückstandsfrei. Um in der Massenproduktion eine durchgehend hohe Qualität zu liefern, wurden zudem kleinste Toleranzen eingehalten. In der neuen Druckmaschine analysieren die Berliner zunächst die Oberfläche des Wafers. Zur Kontaktierung wird die Zelle auf einen Hexapod gelegt. Er richtet die Zelle exakt aus, damit der Druck möglichst präzise erfolgt. Auf diese Weise hält die Maschine die geringe Höhentoleranz ein.
Wirkungsgrad steigt weiter
Die Neuerungen wurden bereits in die Zellfabrik in Freiberg überführt, Solarworld hält die Patente. Insgesamt hat das Projekt Sonne 11,4 Millionen Euro aus öffentlichen Fördertöpfen bekommen. Weitere 10,1 Millionen Euro steuerten die Projektpartner bei. Vorerst können die Kunden neue Solarmodule mit einer Leistung von 265 bis 275 Watt kaufen. „Bis zum Ende dieses Jahres wollen wir auf eine Modulleistung von 280 Watt kommen“, stellt Holger Neuhaus in Aussicht. (Heiko Schwarzburger)
