Die Magie der Sonne
Forscher aus Halle an der Saale halten den Traum vom deutschen Solar Valley am Leben. Sie entwickeln hauchdünne Wafer und geteilte Solarzellen - für eine höhere Materialeffizienz und Leistungsfähigkeit.
Es gab eine Zeit, in der die deutsche Photovoltaik-Branche in eine sonnigere Zukunft blickte als heute. Stephan Schönfelder und Jens Schneider vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik in Halle/S. arbeiten dennoch unverdrossen an einer Verbesserung der Produktionseffizienz von Solarzellen und -modulen. „Der weltweite Forschungsbedarf in der Photovoltaik ist enorm. Eine maximale Effizienz im Herstellungsprozess der Silizium-Wafer und ein möglichst hoher Wirkungsgrad der Solarmodule fordern die Hersteller weltweit.“ Genau hier setzten der Forschungsverbund „DiaCell“ und die Forschungsgruppe „MechSi“ vor über zwei Jahren an. Für die Vorstellung ihrer Forschungsergebnisse hatten sich die beiden Professoren die diesjährigen Halleschen Photovoltaik-Tage (PV DAYS 2016) sorgsam ausgewählt. Hier am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP diskutierten Unternehmer und Forscher kontrovers die Zukunft der Solarindustrie für die Forschungs- und Produktionsstandorte in Deutschland und Europa.
Das geht besser
Der DiaCell-Forschungsverbund nahm sich unter anderem die Herstellung der Si-Wafer vor die Brust. Klassischerweise werden dabei aus einem Silizium-Block die Wafer scheibchenweise herausgesägt. Der Teamleiter Stephan Schönfelder unterstrich: „Mit diesem Verfahren erreichen die Wafer eine 'Dicke' zwischen 120 und 200 Mikrometer. Die dabei eingesetzten Metallsägedrähte erzeugen eine große Menge an Spänen und Abrieb des wertvollen Siliziummaterials. Das geht besser!“ Zum Beispiel mit Diamant besetzten Sägedrähten – Im Rahmen der Forschungsarbeiten wurden ca. 100 Mikrometer dünne Siliziumwafer herausgesägt. Das wäre eine Effizienzsteigerung zwischen 50 und 100 Prozent im Labormaßstab.
Konkurrenzfähige Produkte
Die Forschungsgruppe „MechSi“ um Jens Schneider widmet sich vor allem den mechanischen Eigenschaften der Wafer und Solarzellen. Die Gruppe untersucht und simuliert neue Methoden zur Herstellung von Wafern. Jens Schneider hat den Blick nach vorn: „Neues Denken braucht die Photovoltaik. Neben dem klassischen Heraussägen könnten die Wafer beispielsweise auch vom Siliziumblock abgelöst werden. Mögliche Verfahren dafür erforschen wir gründlich.“
Außerdem beobachten die Forscher das Teilen von Solarzellen genauer. Module mit geteilten Zellen können deutlich mehr Leistung erzeugen, so Jens Schneider, der seine Vision deutlich macht: „Wenn wir diese Technologie aus dem Labormaßstab in die Produktion überführen können, hätten wir tatsächlich eine Innovation geschafft. Mit diesem Know-how hätten die Unternehmen der Solarindustrie die Chance auf konkurrenzfähige Produkte für die Märkte in Deutschland und Europa.“ Das entsprechende Patent hat Jens Schneider bereits beantragt.
Weitere Informationen zu den InnoProfile-Transfer-Initiativen DiaCell und MechSi.