Das Projekt "Teilprojekt 1: Prozessentwicklung zur Herstellung des textilen Solarzellen-Schichtsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. durchgeführt. Das Vorhabenziel besteht in der Entwicklung eines flexiblen Solargewebes mit innovativer Verschaltung der Einzelsolarzellen, wodurch das großflächig produzierte Solartextil nachträglich zu Modulen mit beliebigen Leistungsparametern und Geometrien zugeschnitten werden kann. Adressiert wird die Energieversorgung im Medizintechnik- und Consumer-Elektronik-Bereich. Im Teilprojekt wird das Solarzellen-Materialsystem bestehend aus dem Rück- und Front-Kontakt, der a-Si:H-Solarzellen-Schicht und den Leiterbahnen zu den Kontaktdrähten entwickelt und so optimiert, dass bei den durch Gewebe und Coatings der Partner vorgegebenen Bedingungen hinsichtlich Temperaturstabilität, Wärmeausdehnung und Topographie Solar-Zellen mit 5% Wirkungsgrad auf dem Gewebe erreicht werden. Im Vorhaben vorgesehen sind sowohl temperaturstabile Glasfaden-Textilien, die außerdem die Möglichkeit der Beleuchtung durch das Gewebe bieten, als auch Niedertemperatur-Gewebe auf Polyamid-Basis, welche ein breiteres Anwendungsfeld eröffnen. Das Teilprojekt beinhaltet die Evaluierung der Gewebe und der Coatings der Partner auf ihre Eignung zum Aufbringen von Solarzellen-Schichten. Das betrifft u.a. die Vakuum- und Temperatur-Stabilität sowie Wärmeausdehnung und Oberflächenzustand. Im Haupt-AP erfolgt die Entwicklung der Kontakte aus Metall und TCO sowie der optimalen a-Si:H-Schicht. Das AP beinhaltet als Teil-AP den Test unterschiedlicher Metalle, die Entwicklung eines Sputter-Prozesses für hochleitfähiges ITO als TCO, die Bestimmung der optimalen Gaszusammensetzung für die Abscheidung des a-Si:H bei variierten Temperaturen sowie die Entwicklung der Drucktechnologie für Silber-Leiterbahnen. Bei den Kontaktschichten erfolgt eine enge Zusammenarbeit mit SITEC in Hinblick auf die Laserstrukturierung. Weitere Arbeitspakete des TP betreffen die Evaluierung des Solar-Systems nach Laserzuschnitt bei SITEC und nach Verkapselung bei FMP, sowie die Präparation von Solarmodulen für den Energy-Harvesting-Demonstrators bei ITP.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer Rolle-zu-Rolle-Technologie zur Herstellung von beschichteten Substratfolien für flexible Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik durchgeführt. Das Gesamtziel des beantragten Teilprojektes ist die Entwicklung einer Rolle-zu-Rolle Technologie zur Herstellung einer Substratfolie für flexible Solarzellen. Diese Substratfolie soll ein komplexes Eigenschaftsprofil aufweisen, was sowohl die unmittelbare Funktionalität betrifft (elektrische und optische Eigenschaften) als auch Aspekte der Umweltstabilität, der Kosten und der Nachhaltigkeit umfasst. Im Rahmen des Projektes FLEXSOL wird diese Folie als Basis für die Abscheidung von a-Si:Mikro c-Si Solarzellen verwendet. In das Gesamtziel des Teilprojektes wird mit einbezogen, für diese Substratfolie eine sehr breite Nutzbarkeit auch außerhalb des Projektes zu realisieren. Das Teilprojekt fügt sich in das Arbeitspaket 1 des Gesamtvorhabens ein. In diesem Arbeitspaket wird die Technologie für das Substratmaterial erarbeitet, das im Nachhinein für den Aufbau der Solarzellen genutzt wird. Zunächst wird daher das Folienmaterial ausgesucht und mit einem Schichtsystem versehen, das relativ einfach herzustellen ist. Damit können die Projektpartner für die ersten Phasen ihrer Arbeitspakete versorgt werden. Anschließend orientiert sich die Entwicklung darauf, kritische Rohstoffe aus dem System zu eliminieren, ohne dabei einen Funktionsverlust hinnehmen zu müssen. Bei dem Meilenstein nach zwei Jahren soll ein solches Material vorliegen. In der letzten Projektphase wird an der Topografie zwecks Effizienzsteigerung der Gesamtzelle gearbeitet.
Das Projekt "Dynamische Abscheidung von a-Si und TCO-Schichten für Hocheffizienz Si-Solarzellen für hochproduktive Fertigung bei reduzierten Herstellkosten; Teilvorhaben: Evaluierung Prozess- und Anlagentechnologie zur dynamischen Abscheidung von a-Si:H Schichten für hocheffiziente Si-Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. DYNASTO zielt auf die Entwicklung dynamischer Abscheideverfahren zur Herstellung transparenter Kontaktschichten (transparent conducting oxide, TCO) und amorpher Silizium (a-Si:H) Passivierungs- und Kontakt-Schichten für eine hochproduktive Fertigung von hocheffizienten Solarzellen basierend auf passivierten Kontakten mit erhöhtem Wirkungsgrad. Die Kosten solcher Solarzellen werden neben den Kosten für Wafer wesentlich durch die Kosten für die TCO und die a-Si:H Abscheidung, sowie die Metallisierung bestimmt. Dynamische (in-line) Abscheideprozesse bieten signifikante Produktivitätsvorteile, ohne dass die Anzahl der Produktionsanlagen und damit der Flächenbedarf in gleichem Maße steigen. Roadmaps gehen hier von einer Reduzierung um 50% aus. In DYNASTO werden industriell etablierte, massenfertigungstaugliche Herstellungsverfahren mit neuartigen Materialien und Prozessen kombiniert, z.B. für die a-Si Abscheidung die übliche statische durch eine dynamische Abscheidung ersetzt. Dafür ist es notwendig, das physikalische Verständnis des Schichtwachstums sowie die damit verbundene Kontaktausbildung zu verbessern. Als Zielwert für den Wirkungsgrad von industriellen Zellen basierend auf passivierten Kontakten wird Eta=24 % gesetzt, bei einer Senkung der Herstellkosten im zweistelligen Prozentbereich.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von Solarzellen auf flexiblen Substraten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-5: Photovoltaik durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in der Weiterentwicklung von Foliensolarzellen auf der Basis eines hochproduktiven dynamischen Verfahrens zur Abscheidung von a/Mikro c-Silizium-Solarzellen mit einer Plasma-CVD-Durchlaufanlage. Das Vorhaben beinhaltet die Beschichtung von flexiblen, transparenten und temperaturstabilen Folien, mit Barriereschichten, Metallen und Halbleitermaterialien mit dem Ziel eines vollständigen Rolle-zu-Rolle (RzR) Verfahrens zur Herstellung von Solarmodulen und für Anwendungen in anderen Bereichen der flexiblen Elektronik. Die aus Vorläuferprojekten vorhandenen Versuchsanlagen können für die Prozess- und Bauelemententwicklung auf flexiblen Foliensubstraten genutzt werden. Im Teilprojekt des FZJ sollen Depositionsprozesse für a-Si/Mikro c-Si:H Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad auf Foliensubstraten entwickelt und bestehende Prozesse an die Erfordernisse der Foliensubstrate, insbesondere der maximalen Prozesstemperaturen von 140 C angepasst werden. Darüber hinaus sollen am FZJ neue Folienmaterialien auf ihre Eignung als Substrat für a-Si/Mikro c-Si:H Solarzellen untersucht werden. Entwicklung der Infrastruktur für die Beschichtung und Handhabung von Folien aus RzR Prozessen im stat. Chargen-Betrieb. Entwicklung und Untersuchung von Solarzellen (a-Si:H/Mikro c-Si:H) mit hohem Wirkungsgrad mit für Foliensubstrate geeigneten Prozessbedingungen. Evaluierung und Identifikation von neuen geeigneten Foliensubstraten für die Herstellung von Solarzellen (a-Si:H/Mikro c-Si:H) mit dem RzR-Verfahren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Industrielle Aufskalierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FHR Anlagenbau GmbH durchgeführt. Die Aufgabe der FHR Anlagenbau GmbH innerhalb des Arbeitspaketes 3 besteht in der Beurteilung des Gesamtkonzeptes einer a-Si/Mikro c-Si Solarzellenfertigung im Rolle zu Rolle (RzR) - Verfahren aus industrieller Sicht und der Erarbeitung von Optimierungsvorschlägen für die Prozesse. Dies umfasst im Arbeitspaket 3.1 eine Wirtschaftlichkeitsanalyse sowie Patentrecherche und Konzeption einer Fertigungslinie für die zur Herstellung benötigten Beschichtungsprozesse. Im Arbeitspaket 3.2 wird die Auslegung der Separierung für die Silizium-Beschichtungszonen sowie die Auslegung der Temperierungen für Front- und Rückseitenkontaktbeschichtung vorgenommen. Außerdem wird ein Temperierungskonzept für die Abscheidung des Absorbers erstellt. Hinzu kommt ein Integrationskonzept für den industriellen Einsatz der verwendeten Plasmaquellen. Das Arbeitspaket 3.3 einhaltet die Konzeptionierung der Bandführung und Auslegung der Wickelwerke für eine Beschichtungsanlage unter Berücksichtigung der gewonnen Erkenntnisse hinsichtlich der Einflüsse auf die Qualität der späteren Zellen. Anhand der zuvor gewonnenen Erkenntnisse wird ein Konzept für eine industrielle RzR-Beschichtungsanlage erstellt werden (AP 3.4).
Das Projekt "Teilvorhaben: Bandbeschichtung mit amorphen und mikrokristallinen Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik durchgeführt. Ziel im Vorhaben ist die gründliche Untersuchung des Rolle-zu-Rolle-Verfahrens (RzR) von der Folienbeschichtung mit Barriere- und Kontaktschicht (FEP) bis zur Herstellung der Solarzellen (TUD, FZJ). Die Antragsteller sehen in der Verwendung der VHF-Linienquelle mit ihrer Möglichkeit der Aufskalierung der Bearbeitungsbreite (bis zu 2 m) und der Anregungsfrequenz (bis zu 150 MHz) eine leistungsfähige Spitzentechnologie. Das Verfahren eignet sich ideal zur Beschichtung von Folien im Durchlaufprinzip. Im o.g. Verbundprojekt hat das Teilprojekt des Institutes für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik der TU Dresden in Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern die Aufgaben: 1.Dynamische Abscheidung von Einzelschichten und Solarzellen auf Foliensubstraten mit fahrendem Wagen (amorph und mikrokristallin) 2. Bandbeschichtung mit Einzelschichten und Solarzellen auf einem pendelnden Folienband unter VHF - Linienquellen (amorph und mikrokristallin) 3. Bandbeschichtung mit Tandemsolarzellen (Demonstratorherstellung).
Das Projekt "Schadstofffreisetzung aus Photovoltaik-Modulen - PV Schadstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Photovoltaik durchgeführt. In einer vorangegangenen 'Worst-Case-Studie', welche ebenfalls am Institut für Photovoltaik (ipv) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) durchgeführt wurde, konnte gezeigt werden, dass die in Photovoltaik-Modulen enthaltenen Schadstoffe, wie Blei, Cadmium und Tellur austreten können. Im Rahmen des gegenwärtigen Forschungsprojektes werden die Wege der Schadstofffreisetzung untersucht. Dabei sollen insbesondere Effekte wie Delamination der Module, instabile Schichten, Beeinflussung von benachbarten Schichten sowie der Mechanismus der Freisetzung selbst analysiert werden. Die Untersuchungen werden an den folgenden vier Modularten durchgeführt: c-Si, a-Si, CdTe und CIGS. Das Projektziel ist es, mögliche Schwachstellen in den Modulen aufzuzeigen und somit in Zukunft das Austreten von Schadstoffen zu verhindern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Anpassung eines VHF- Linearquellen Reaktorraumes für Folienbeschichtung im Durchlaufverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FAP Forschungs- und Applikationslabor Plasmatechnik GmbH Dresden durchgeführt. Für eine bestehende Durchlaufanlage der TU Dresden mit Folienwickeleinrichtung wird eine PECVD-Linienquelle für die Abscheidung von a-Si:H und Mikro c-Si:H-Schichten auf Folien mit folgenden Zielen entwickelt: - Anpassung des Entladungsraumes an die besonderen geometrischen Gegebenheiten der Folie, - VHF-Tauglichkeit für hohe Depositionsraten, - LQ für Deposition auf Folien bei niedrigen Temperaturen geeignet - preiswerter, skalierbarer Aufbau für hohe Arbeitsdrücke geeignet, - minimale parasitäre Depositionen außerhalb des Reaktionsraumes. Nachfolgende technische Arbeitsziele sollen im Rahmen des Projektes von der FAP bearbeitet werden: - Umbau eines Linienquellen-PECVD-Systems einschließlich deren VHF-Leistungseinkopplung für den Frequenzbereich 80 ... 150 MHz speziell für Folienwickelsysteme; - Optimierung des Beschichtungsbereiches/Transportsystems (Erdung), homogene Entladungsausbildung, Entladung ohne parasitäre Plasmen; - partikelarmer Reaktionsraum während der Beschichtung; - Untersuchung verschiedener Entladungsraumgestaltungsvarianten; - Untersuchung der Prinzipien für die Aufskalierung der Linienquelle für höhere Bearbeitungsbreiten.
Das Projekt "Dynamische Abscheidung von a-Si und TCO-Schichten für Hocheffizienz Si-Solarzellen für hochproduktive Fertigung bei reduzierten Herstellkosten; Teilvorhaben: Optimierung der PECVD Linearquellentechnologie zur dynamischen Abscheidung von a-Si-Schichten für Hocheffizienz Si-Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FAP Forschungs- und Applikationslabor Plasmatechnik GmbH Dresden durchgeführt. Das Teilprojekt der FAP besteht in erster Linie in Untersuchung, Design und Konstruktion eines großflächigen Abscheidesystems für die dynamische Deposition von amorphen Siliziumschichten mit hohen Substrattemperaturen bis 400 Grad Celsius für Hocheffizienz Si-Solarzellen Die Aktivitäten der FAP konzentrieren sich hierzu auf folgende Schwerpunkte: - Konzeptdesign eines kostenoptimierten skalierbaren PECVD Elektrodensystems basierend auf vorhandener PECVD Linearquellentechnologie von FAP zur Evaluierung der dynamischen a-Si Abscheidung bei Fraunhofer ISE mit Substrattemperaturen bis 400 Grad Celsius - Entwicklung eines prozesstauglichen Carriers, der einen Substrattransport mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht, die Plasmaausbildung nicht negativ beeinflusst und eine gute (möglichst beidseitige) Beschichtungshomogenität ermöglicht Der Fokus liegt auf der Abscheidung Si-basierter Schichten im (dynamischen) in-line PECVD Verfahren im Frequenzbereich bis zu 60MHz. Hierzu wird eine PECVD Linearquellentechnologie der FAP hinsichtlich ihrer Eignung grundlegend untersucht und für die spezielle Anwendung für Hocheffizienz Si-Solarzellen optimiert. Ziele sind Design und Demonstration eines in-line PECVD Tools für die Produktion von Hocheffizienz Si-Solarzellen mit höherem Durchsatz und entsprechend niedrigeren Kosten im Vergleich zu den bisher üblichen statischen PECVD Prozessen.
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