Die Idee ist nicht neu, aber REC ist derzeit der einzige Hersteller, der Halbzellenmodule automatisiert in Serie fertigt. Seit Anfang 2015 ist die Produktfamilie REC Twin Peak mit 60 Zellen verfügbar und seit August 2016 auch mit 72 Zellen, nachdem das Unternehmen mit dieser Neuheit 2015 den Intersolar Award gewonnen hatte.
Zunächst wurde ein Großkunde in den USA beliefert, seit Anfang 2016 sind die Produkte weltweit verfügbar. REC setzt auf die multikristalline Technologie und gehört in diesem Segment zu den Technologieführern.
Die multikristallinen Standardmodule kommen dem Limit ihrer Effizienzsteigerung immer näher. Mit den Halbzellenmodulen hat REC vier technische Innovationen im Produkt vereint und damit die Module auf ein neues Leistungsniveau gehoben.
Halbe Zellen mit Perc-Technologie
Mit 295 Watt Nennleistung bei einem Wirkungsgrad von 17,7 Prozent wurde Anfang 2017 der Weg für die Serie REC Twin Peak 2 als neuestes Mitglied der Produktfamilie bereitet. Neben den halbierten Zellen wird auch die Perc-Technologie eingesetzt.
REC ist damit laut eigener Aussage der erste Hersteller, der diese Technologie in die multikristalline Massenproduktion eingeführt hat. Die Module haben aber auch ein neues Moduldesign, das Temperaturvorteile bei der Leistungsabgabe bringt. Und im Anschlussdosendesign wurde ein weitere Innovation eingeführt: Statt einer Anschlussdose gibt es drei kleine Dosen auf der Rückseite, in der Mitte des Moduls angebracht.
Die Dosen sind so klein und platzoptimiert, dass die leicht erhöhte Temperatur in der Anschlussdose sich nicht mehr auf die Zellfläche übertragen kann.
Das optimierte Temperaturverhalten wirkt sich positiv auf die Erträge aus. Vor allem in Regionen mit hohen Temperaturen beschert der optimierte Temperaturkoeffizient Ertragsvorteile. Das gilt aber auch für nicht so heiße Regionen in Europa. Weil die Verschaltung der Module außerdem in zwei symmetrische Hälften geteilt ist, kommen zusätzlich positive Effekte bei Verschattung hinzu. Ist die untere Hälfte ganz oder teilweise verschattet, was in bestimmten Montagesituationen vorkommt, produziert die obere Hälfte weiterhin Strom.
Abläufe im Werk umgestellt
Die notwendigen Umstellungen im Produktionsprozess waren vielfältig. Die erste große Veränderung findet auf der Ebene der Zellherstellung statt. REC produziert die Zellen als vollquadratische Zellen bis zum Ende der Zellfertigung. Erst dann werden sie halbiert. Das geschieht in einem zweistufigen Prozess.
Zuerst werden sie mit einem Laser angeschnitten und danach gebrochen. „Die optimale Prozessführung zu finden war eine der größten Herausforderungen in der Produktion und erforderte einen hohen Entwicklungsaufwand. Doch wir haben es geschafft. Die Ausschussraten liegen auf sehr niedrigem Niveau“, erzählt Klaus Hofmeister. Er ist technischer Produktmanager bei REC.
Die Zellen werden von der Vorderseite mit einem Laser partiell getrennt. Der kritische Teil der Zelle, der für die elektrischen Eigenschaften entscheidend ist, wird dabei passiviert. Entlang dieser Sollbruchkante wird die Zelle schließlich kontrolliert gebrochen.
Auch beim Verstringen gibt es erhöhten Aufwand, weil die doppelte Anzahl Zellen miteinander verlötet werden muss. Das bedeutet auch höhere Durchlaufzeiten und die Umstellung des gesamten Equipments auf Halbzellengröße.
Den Monozellen ebenbürtig
Das Lay up, der letzte Schritt vor dem Laminieren, wurde ebenfalls für die Verarbeitung der Halbzellen geändert. Wenn die Zellen auf die erste Schicht der EVA-Folie aufgelegt werden, erfordert das höchste Genauigkeit.
Und weil auf Grund des geänderten Anschlussdosen-Designs in der Mitte die Querverbinder dreimal aus dem Laminat herausgeführt werden müssen, hat es natürlich auch an dieser Stelle Anpassungen gegeben.
Das neue Design ließ sich komplett in der gleichen Größe realisieren, so dass es keine Größenanpassung gab und damit auch keine veränderte Rahmenfertigung notwendig war.
Neben der Verwendung von Halbzellen war die Einbindung der Perc-Technologie einer der wertvollsten Entwicklungsschritte rund um die Modulreihe Twin Peak. „Mit der Kombination unserer technischen Innovationen haben wir ein Produkt entwickelt, welches von seiner Wattklasse den Monozellen ebenbürtig und dennoch günstiger ist und daher unseren Kunden deutlich bessere Wirtschaftlichkeit liefert“, fasst Hofmeister die Produktvorteile der Halbzellenmodule zusammen.
Derzeit gibt es in der Fertigung von REC in Singapur Kapazitäten von 1.400 Megawatt. Der größte Teil davon ist bereits auf die Produktion von Halbzellenmodulen umgestellt. Langfristig will REC die komplette Fertigung auf die Halbzellentechnologie umstellen.
Hintergrund
Halbzellentechnologie
Elektrische Leistungsverluste im Modul hängen quadratisch vom Strom ab. Durch das Halbieren der Solarzellen wird der Strom um einen Faktor zwei verringert und die Leistungsverluste um den Faktor vier. Weil der Weg der Elektronen zum Zellverbinder kürzer ist, entstehen weniger Widerstandsverluste.
Petra Franke, Redakteurin
Die Serie Twin Peak 2 erreicht 295 Watt Nennleistung bei einem Wirkungsgrad von 17,7 Prozent.
Die Module haben drei Anschlussdosen.
Für die Serienfertigung von Halbzellenmodulen sind aufwendige Prozessumstellungen zu meistern.
Die REC Group fertigt als erster Hersteller multikristalline Halbzellenmodule in Serie.
