Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat als erstes europäisches Forschungsinstitut den Umstieg auf großflächige M10-Silizium-Wafer vollzogen. In der Photovoltaik-Industrie geht der Trend zu immer größeren Solarzellen. Während 2018 Wafer mit 156,75 Millimetern Kantenlänge noch 80 Prozent des Marktes ausmachten, dominiert mittlerweile das Waferformat mit einer Kantenlänge von 182 Millimetern – die quadratischen Solarzellen tragen den Handelsnamen M10. Solarmodule mit großem Zellformat sind nicht nur in den Herstellungskosten überlegen, sondern auch in Leistung und Effizienz. Große Photovoltaik-Unternehmen haben daher ihre Investitionen auf großflächige Wafer ausgerichtet.

Das Fraunhofer ISE hat mit der Prozessierung von TOPCon-Solarzellen (TOPCon steht für Tunnel Oxide Passivated Contact) in seinem Technologie-Evaluationszentrum PV-TEC den Umstieg auf das neue Format vollzogen. Das Institut können jetzt Industriepartner dabei unterstützen, mit diesem großflächigen Format ihre Technologieentwicklung zu optimieren oder ganz neu in die Produktion solcher Solarzellen einzusteigen, so Sabrina Lohmüller. Die Physikerin ist stellvertretende Leiterin der Abteilung Silizium- und Perowskit-Silizium Tandemsolarzellen und auch für das Qualitätsmanagement im PV-TEC verantwortlich.

Die hocheffiziente TOPCon-Zellarchitektur hat das Fraunhofer ISE entwickelt und 2013 erstmalig mit Rekordwirkungsgrad präsentiert. In den letzten beiden Jahren wurde die Produktionskapazität weltweit massiv ausgebaut. 2024 werden TOPCon-Solarzellen laut der vom VDMA publizierten International Roadmap Photovoltaics bereits knapp 50 Prozent Marktanteil erreichen.

Mittelfristiges Ziel: Siliziumbasierte Tandem-Solarzellen auf Basis der M10-Silizium-Wafer

Die beim Photovoltaik-Technologiebeiratstreffen erstmals vor Industrievertretern und Fördermittelgebern präsentierte TOPCon-Solarzelle großen Formats haben Forscher:innen des Fraunhofer ISE vollständig prozessiert. Die hocheffiziente, ungefähr 120 µm dünne Solarzelle hat man mit siebgedruckten Kontaktfingern metallisiert und im CalTeC am Institut für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) kalibriert. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer ISE metallisieren M10-Solarzellen auch mit galvanisch abgeschiedenem Kupfer.

„Mit dem ersten Los einen Wirkungsgrad von 24,0 Prozent zu erreichen, legt nahe, dass wir mit den nächsten Optimierungsschritten 25 Prozent übertreffen werden. Darüber hinaus schaffen wir damit ein Fundament für unser mittelfristiges Ziel in Richtung großflächiger siliziumbasierten Tandem-Solarzellen, mit einem Wirkungsgradpotenzial von weit über 30 Prozent“, sagt Ralf Preu, Bereichsleiter Photovoltaik am Fraunhofer ISE.

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