Die FoilMet-Technologie kommt ohne leitfähigen Klebstoff oder Lot aus und erlaubt eine Reduktion des Silberverbrauchs im Photovoltaik-Modul um bis zu 30 Prozent. Die mechanisch flexible Verbindung ermöglicht neben einer gekrümmten Auslegung des Strings sowohl eine Anordnung als geschindelte Solarzellen für maximale PV-Moduleffizienz, als auch das in der Massenproduktion übliche Nebeneinanderlegen der Zellen mit geringem Abstand für eine möglichst kosteneffiziente Bauweise der Photovoltaik-Module.

Bei dem neuen laserbasierten Verschaltungskonzept verbindet ein dünner Streifen Aluminiumfolie die benachbarten Zellen miteinander. Den Forscherinnen und Forschern des Fraunhofer ISE gelang es, die Folie direkt mit den Leiterbahnen durch einen speziellen Laser-Mikroschweißprozess zu verbinden und im Zwischenfingerbereich an die Siliziumnitrid-Oberfläche zu bonden. Das ganze Verfahren dauert weniger als eine zehntel Sekunde pro Wafer. Es gewährleistet sehr niedrige Kontaktwiderstände zwischen Folie und Elektroden und ermöglicht damit höchste PV-Modulwirkungsgrade. Der Clou dabei: Das Verfahren benötigt die sonst für die Verschaltung notwendigen Silber-Busbars und -Lötpads nicht mehr. Je nach Elektrodenlayout können so bis zu 30 Prozent Silber eingespart werden. Zusätzlich werden die mit Blei-haltigem Lot ummantelten Kupferverbinder oder der silberhaltige Klebstoff durch günstigeres Aluminium ersetzt.

FoilMet-Technologie: Starke Verbindung, geringe Widerstände

Weiterentwicklungen in der Wafer-Herstellung führen in der Solarindustrie seit Jahren zu immer größeren Formaten. Daher hat es sich mittlerweile zum Industriestandard entwickelt die großen Solarzellen zu zerteilen. „Verschaltet man viele kleine Zellen anstelle von wenigen Großen, wird der darin generierte Strom und Widerstandsverlust kleiner und die Spannung größer. Trotz dieser vorteilhaften Eigenschaften ist ein Solarmodul aus vielen kleinen Zellen aufwendiger und teurer in der Verschaltung. Genau das adressieren wir mit FoilMet“, sagt Jan Paschen, Doktorand der Gruppe Laserprozesstechnologie am Fraunhofer ISE.

Die Befestigung der Folie im Zwischenfingerbereich führt zu einer sehr starken mechanischen Haftung, die über die Festigkeit der Metallfolie hinausgeht. Die hohe mechanische Flexibilität der Folie erlaubt sowohl das Verschalten in Schindelbauweise, bei dem die Solarzellen einen leichten Überlappt bilden, als auch die Anordnung der Zellen direkt nebeneinander. In beiden Fällen sind sehr kleine Biegeradien des Strings möglich. Das Verschaltungsverfahren kann gleichermaßen für PERC- und TOPCon Solarzellen eingesetzt werden.

Als nächstes plant das Forschungsteam den Aufbau einer Pilotanlage, um größere Stückzahlen reproduzierbar herstellen zu können. Gleichzeitig wird die FoilMet-Technologie im Photovoltaik-Modul erste Gebrauchsdaueranalysen durchlaufen. Dies ist umso wichtiger, da mit Aluminium kein Standardmaterial für die Verschaltung eingesetzt wird

11.5.2022 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH