Hochskalierung von Dünnschicht-Prozessen für schwermetallfreie Solarzellen, Foto: Sunplugged

Hochskalierung von Dünnschicht-Prozessen für schwermetallfreie Solarzellen, Foto: Sunplugged

NoFRONTIERS
Biegsame Dünnschicht-PV-Module für neue Anwendungsgebiete

Neben der Silizium-Technologie hat sich in den letzten Jahren die CIGS-Dünnschicht-Solarzellentechnologieals innovative Herstellungsmethode für den PV-Markt entwickelt. CIGS-PV-Module können kostengünstig im Rolle-zu-Rolle-Verfahren produziert werden und zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht und ihre Biegsamkeit aus. Die Technologie eröffnet zahlreiche neue Anwendungsgebiete für Photovoltaik, z. B. in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt oder in der Gebäudeintegration. Vorreiter für die Produktion flexibler CIGS-PV-Module ist das österreichische Unternehmen Sunplugged – Solare Energiesysteme, das den innovativen SunP-CIGS-Prozess sowie ein industriell geeignetes Monoscribe-Verschaltungskonzept entwickelt hat. Die maßgeschneiderte Herstellung von biegsamen PV-Modulen wird mittels post-monolithischer Verschaltung durch Laser-Strukturierung und Tintenstrahldruck umgesetzt. Sunplugged hat einen Technologie-Reifegrad erreicht, der die Produktion voll funktionsfähiger PV-Module zulässt. Aktuell liegt der Spitzenwirkungsgrad bei 14 % auf Zellebene bzw. 8 % auf Modulebene.

F&E für besseren Wirkungsgrad

Im Projekt NoFRONTIERS kooperiert das Unternehmen mit österreichischen und internationalen Forschungseinrichtungen2, um die Technologie weiterzuentwickeln und die Wirkungsgrade auf ein wirtschaftliches Niveau anzuheben. Dies wird bei einem Spitzenwirkungsgrad auf Zellebene von 17 % und einer durchschnittlichen Effizienz auf Modulebene von 12 % erreicht.
Die Komplexität und Vielfalt der einsetzbaren Technologien (Beschichtungsverfahren, Laserequipment, Druckverfahren, …) erfordern eine systematische, wissenschaftliche Evaluierung. Die umfassende Analyse des Prozesses soll als Basis für die Technologieauswahl dienen, um zukunftsorientierte Investitionen für die industrielle Produktion setzen zu können.

Erforschung der gesamten Prozesskette

Auf Basis topaktueller Forschungsergebnisse werden im Verlauf des Projekts alle Produktionsschritte (Absorberschicht, Frontschichten und Verschaltung) optimiert und aufeinander abgestimmt werden. Dazu zählen u.a.:
> Optimierung des Herstellungsprozesses der Absorberschicht: erste Ergebnisse zeigen die Eignung der neuen Verfahren, insbesondere in Bezug auf die Homogenität und die Produktionskosten der Absorberschicht
>  Anwendung von Femtosekunden- und Pikosekunden-Laser für individuelle „post-monolithische“ Verschaltung
> All-in-One gesputterte Deckschichten
> super-sanfte Präparation von polierten Querschnitten von Dünnschichten auf flexiblen, biegsamen Substraten
> simple und stabile Diagnostik zur Prozesskontrolle

Die Ergebnisse des Projekts werden dazu beitragen, den SunP-CIGS-Prozess zu optimieren, so dass Sunplugged eine internationale Vorreiterrolle in der Produktion individuell anpassbarer Photovoltaikmodule erreichen kann. Die Forschungspartner profitieren von dem internationalen Wissensaustausch und können ihre Expertise im Bereich der PV-Technologie (speziell in der CIGS-PV), der Dünnschicht- bzw. Beschichtungs-Technologie und Materialanalytik weiter ausbauen.
energieforschung.at/projekt/novel-flexible-r2r-produced-non-toxic-individualizable-high-effficent-and-robust-solar-modules/

1 CIGS bezeichnet die Materialzusammensetzung Kupfer, Indium, Gallium und Selen von Dünnschicht-Solarmodulen
2 Projektpartner: Universität Innsbruck (Konsortialführung), PhysTech Coating Technology GmbH, Sunplugged – Solare Energiesysteme GmbH, JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH, HZB Helmholtz Zentrum Berlin

 

 

  • Entwicklung von flexiblen und transparenten Frontschichten für hocheffiziente CIGS-Solarzellen, Foto: Sunplugged
    Entwicklung von flexiblen und transparenten Frontschichten für hocheffiziente CIGS-Solarzellen, Foto: Sunplugged
  • Serielle Verschaltung von Dünnschicht-Solarzellen mittels Inkjet-Materialdruck, Foto: Sunplugged
    Serielle Verschaltung von Dünnschicht-Solarzellen mittels Inkjet-Materialdruck, Foto: Sunplugged
  • CIGS basierende Dünnschicht-Solarzellen auf Stahlfolie, Foto: Universität Innsbruck
    CIGS basierende Dünnschicht-Solarzellen auf Stahlfolie, Foto: Universität Innsbruck
  • Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines Querschnittes einer CIGS Absorber Schicht, Foto: Universität Innsbruck
    Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines Querschnittes einer CIGS Absorber Schicht, Foto: Universität Innsbruck