Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE fördert als Berater den Ausbau der PV-Industrie in den USA. Wie das Institut mitteilte, entstehen aktuell in den USA eine Vielzahl von Photovoltaik-Fertigungen. Und zwar entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Hintergrund sei der Inflation Reduction Act (IRA). Konkret unterstütze das ISE einige von ihnen bei der Technologieauswahl, dem Produktdesign und dem Fabriklayout sowie während des Fabrikhochlaufs. Dabei setzen die Hersteller auf die Produktionstechnologien von hocheffizienten Heterojunction- und insbesondere TOPCon-Solarzellen. Auch geschindelte PV-Module für integrierte PV-Produkte sowie Weltraumanwendungen seien hoch im Kurs.

»Während die Situation für die PV-Industrie in Europa sehr angespannt ist, haben wir seit Mitte letzten Jahres einen starken Anstieg an Anfragen aus den USA«, sagt Jochen Rentsch, Leiter PV-Technologietransfer am Fraunhofer ISE. »Es ist toll zu sehen, wie schnell und ambitioniert PV-Fabriken dort jetzt implementiert werden und das für technologisch anspruchsvolle PV-Produkte.«

Integierte PV-Fabrik mit 7,5 GW

Eines der Projekte für eine vollintegrierte Fertigung vom Ingot bis zum TOPCon-Modul mit einer Jahreskapazität von kombinierten 7,5 Gigawatt (GW), plant die Firma Convalt Energy aktuell im Bundesstaat New York an zwei Standorten umzusetzen. Das Fraunhofer ISE ist Technologiepartner und verantwortet federführend die Technologieauswahl. Gemeinsam mit weiteren europäischen Partnern unterstützt das Solarforschungsinstitut bei der Entwicklung des Produktdesigns sowie des Fabrikkonzepts.

Das Fraunhofer ISE unterstütze des Weiteren beim Fabrikhochlauf vor Ort sowie durch die Herstellung von Zell- und Modul-Prototypen im Vorfeld. »Für die Ingot- und Waferherstellung ist in der ersten Phase eine Pilotlinie geplant, in der zusammen mit unseren Partnerfirmen eine vollautomatisierte Fertigungslinie getestet werden soll«, so Rentsch.

4 GW TopCon-Solarzellenproduktion

Darüber hinaus baue das Unternehmen Talon PV mit Hauptsitz in Houston, Texas, derzeit eine 4-Gigawatt-TOPCon-Solarzellenproduktion auf. Das Fraunhofer ISE entwickele dort zusammen mit Partnern das Fabrikkonzept. Außerdem werde es eine entscheidende Rolle bei der Inbetriebnahme der Fabrik vor Ort sowie bei der Herstellung von Prototypen in der Vorphase spielen. Das Fraunhofer ISE arbeitet für diese Projekte mit unterschiedlichen Teams aus der europäischen Photovoltaik-Zulieferindustrie zusammen. Zentrale Entwicklungs- und Transferpartner sind Applied Materials Italy, ASYS, cm.build.ing, EcoProgetti, Halm, ISRA VISION, Lapmaster-Wolters, PVA Tepla, RENA, von Ardenne und Wavelabs.

Die hocheffiziente TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) Solarzell-Architektur, für die sich die beiden Hersteller Convalt Energy und Talon PV entschieden haben, ist eine Entwicklung des Fraunhofer ISE, das es 2013 erstmalig mit Rekordwirkungsgrad präsentiert hat. In den letzten beiden Jahren wurde die Produktionskapazität weltweit vor allem in China massiv ausgebaut. 2024 werden TOPCon-Solarzellen laut der vom VDMA jährlich publizierten International Roadmap Photovoltaics bereits über 50 Prozent Marktanteil erreichen.

Das Fraunhofer ISE ist eine der wenigen Organisationen außerhalb Chinas, das in seinem Technologie-Evaluationszentrum PV-TEC TOPCon-Solarzellen auch in den neuen großen Solarzell-Formaten vollständig fertigen kann. »Wir freuen uns sehr, dass wir unsere Industriepartner nun dabei unterstützen können, ihre Technologieentwicklung von TOPCon-Solarzellen für großflächige Formaten zu optimieren oder ganz neu in die Produktion solcher Solarzellen einzusteigen«, sagte Sabrina Lohmüller, stellvertretende Leiterin der Abteilung Silizium- und Perowskit-Silizium Tandemsolarzellen am Fraunhofer ISE bei der Vorstellung der ersten erfolgreich prozessierten TOPCon-Solarzelle mit 24 Prozent Wirkungsgrad in M10-Format.

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