Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden Württemberg (ZSW) will ein neues und effizientes Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtsolarmodulen entwickeln, um die Kosten der Solarenergienutzung zu senken. Die aktive Schicht dieser Solarmodule wird aus dem Verbindungshalbleiter Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIS) bestehen, so das ZSW in einer Pressemitteilung. CIS-Module werden bisher auf dem Trägermaterial Fensterglas in mehreren vakuumtechnischen Schritten sowie dazwischen geschalteten Strukturierungsschritten hergestellt. Diese Prozesse sind teils Durchlaufprozesse, teils Einzelprozesse, bei denen die Trägermaterialien (Substrate) nacheinander bearbeitet werden. Bei dem neuen Produktionsverfahren handelt es sich um ein „Rolle zu Rolle“-Konzept. Dahinter verbirgt sich ein Vorgang, bei dem eine Polymer- oder Metallfolie von einer Rolle abgewickelt wird und verschiedene Zonen durchläuft, in denen die einzelnen dünnen Schichten aufgebracht werden.   Außerdem werden weitere Fertigungs- und Kontrollschritte durchgeführt, bevor die Solar-Folie am anderen Ende der Anlage wieder auf eine Rolle aufgewickelt wird. Der gesamte Prozess kann im Vakuum stattfinden, ohne dass das Material zwischendurch an Luft kommt. Das Ergebnis ist eine Dünnschichtzelle „von der Rolle“.

Der kontinuierliche Prozess lasse einerseits eine hohe Qualität erwarten, andererseits würden wegen des Wegfalls von umständlichen Prozessunterbrechungen und Transportvorgängen niedrigere Herstellkosten erwartet, als diese bei den herkömmlichen Verfahren möglich sind, so das ZSW. Das neue Anlagenkonzept erfordere die Entwicklung einer neuen Generation von Verdampfungsquellen für Cu, In, Ga und Se. Die Integration der Strukturierungsschritte in den kontinuierlichen Prozessablauf sei eine weitere Herausforderung, für die bisher nicht etablierte Konzepte erprobt werden müssten, zum Beispiel die Laserstrukturierung im Vakuum.

Produktvarianten für die Raumfahrt; Solardächer aus Metall

Das Verfahren stelle auch höchste Anforderungen an die Prozesskontrolle, da Fehlbeschichtungen zu sehr hohen Ausfällen führen könnten, betont das ZSW. Daher werde in dem Projekt auf die prozessbegleitende Analytik hoher Wert gelegt. Die erforderlichen Messvorrichtungen sollen in die Apparatur integriert und die erforderlichen Regelstrategien entwickelt werden, beispielsweise zur Messung der Schichtzusammensetzung und Schichtdicke durch Röntgenfluoreszenzanalyse. Neben der zu erwartenden Senkung der Herstellungskosten eröffnet dieses neue Produktionsverfahren laut ZSW auch die Möglichkeit neuer Produktvarianten, die mit den bisherigen Möglichkeiten nicht oder nur eingeschränkt realisiert werden konnten. Dazu gehören leichtgewichtige Module für die Raumfahrt, robuste und flexible Module für vielfältige Anwendungen im Freizeitbereich und in Kombination mit Metallbahnen kostengünstige und leichte Solardächer.

Das Bundesumweltministerium (BMU) stellt für dieses Projekt rund 3,1 Millionen Euro zur Verfügung. Darüber hinaus müssen für die Entwicklung der Verfahrenschritte weitere Mittel aus anderen Quellen eingesetzt werden.

09.11.2006   Quelle: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung   Solarserver.de   © EEM Energy & Environment Media GmbH