Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung von Verfahren und Anlagentechnik für das Solar-TLS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von 3D-MicroMac AG durchgeführt. Ein wesentlicher Aspekt aktueller technologischer Entwicklungen im Bereich der Photovoltaik (PV) liegt in der Senkung der Kosten je abgegebener Modulleistung. Ein entscheidender Hebel ist dabei die Steigerung der 'cell-to-module' (CTM) Leistungskennzahl, d.h. die Senkung der Verluste bei Übergang von einzelnen Solarzellen zu fertigen PV-Modulen. Ein möglicher Ansatz ist dabei, Solarzellen vor der Integration in die Module zu teilen, z.B. in Halbzellen, um die elektrischen Verluste zu minimieren. Ein weiterer Aspekt, insbesondere für die nationalen Modulhersteller, ist im Bereich des Sondermodulbaus zu finden. Hierbei können spezielle Modulformen auftreten, die ebenfalls eine Teilung der Solarzellen erforderlich machen. Dabei ist nicht die CTM-Kennzahl im Fokus, sondern die Gestaltungsfreiheit hinsichtlich des Moduldesigns. In dem Projekt SOLAR-TLS soll es darum gehen, einen industrietauglichen Solarzelltrennprozess basierend auf einer 'thermal laser separation' (TLS) zu entwickeln. Das wesentliche Ziel ist es dabei, Silizium-Solarzellen zu trennen ohne wesentliche Schädigungen an der Zelle durch die Trennung zu induzieren. Im Fokus stehen dabei die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Zellteile nach dem Trennprozess. Diese sind im Idealfall identisch zu den Eigenschaften der kompletten Zelle vor der Trennung. Das TLS-Verfahren ist dafür ein vielversprechender technologischer Ansatz, da er im Unterschied zu einem reinen laserbasierten Verfahren keinen Materialabtrag verursacht und somit eine schädigungsarme Bruchkante sowie eine Steigerung der Lebensdauer des Halbzellmoduls ermöglicht. Im Vergleich zum Vollzellenmodul ist durch die bessere Kantenqualität eine Effizienzsteigerung von 1,5% zu erwarten. AP1: Trennung von Solarzellen mit TLS AP2: TLS-Trennprozesses mit Trockenkühlung für Solarzellen AP3: Entwicklung Demonstrator Anlage für die Anwendung in einem Hochdurchsatzprozess. AP4: Prozessvalidierung unter Berücksichtigung einer hohen Kantenqualität.
Das Projekt "Teilvorhaben: Begleitende Grundlagenuntersuchungen zur Riss-Initiierung, zur Laser-Trennung und zum Kühlverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Anhalt (FH) Hochschule für angewandte Wissenschaften, Standort Köthen, Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen durchgeführt. Es sollen Einflüsse von Prozessparametern auf das Prozessergebnis der thermischen Laser-Separierung (Thermal Laser Separation, TLS) bei der Halbierung von Solarzellen auf Silizium-Basis zur Herstellung von Hochleistungs-Solarmodulen untersucht werden. Innerhalb des Gesamtziels des Verbundvorhabens der Entwicklung einer fertigungstauglichen Demonstrator-Anlage soll der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten des Projektpartners Hochschule Anhalt auf ergänzenden Grundlagenuntersuchungen liegen, für die beim koordinierenden Projektpartner 3D Micromac wegen der notwendigen Hardware-Entwicklungsarbeiten nicht hinreichend Anlagenzeit zur Verfügung steht. Dies sind systematische Untersuchungen des Einflusses der Prozessparameter Laser-Leistung, Vorschub-Geschwindigkeit des Lasers und Kühlmittelfluss auf die optische Kantenqualität und ihren Einfluss auf Rekombinationsverluste der Ladungsträger. Zunächst soll die vorhandene Kühlung mit entmineralisiertem Wasser verwendet werden, die nach entsprechender Hardware-Entwicklung bei 3D Micromac durch eine Trockenkühlung ersetzt werden soll. Der Einfluss der Grundmaterialien (mono- und multikristallines Silizium) soll ebenso untersucht werden wie die Möglichkeit der Trennung von Standard-Solarzellen ohne spezielle Aussparungen in der Metallisierung. Auch verschiedene Solarzellen-Konzepte (Standardzelle mit großflächiger Rückseitenmetallisierung bzw. neuartige PERC (Passivated Emitter and Rear Contact)-Zellen) sollen vergleichend untersucht werden. Das Gesamtvorhaben ist in 4 Arbeitspakete aufgeteilt: AP1 TLS-Trennung von Solarzellen AP2 TLS-Prozess mit Trockenkühlung AP3 Entwicklung Demonstrator AP4 Prozessvalidierung und Optimierung Kantenqualität Die Hochschule Anhalt arbeitet an den Arbeitspaketen 1, 2 und 4 mit. Details sind der Vorhabenbeschreibung zu entnehmen.
Das Projekt "Teilvorhaben: TLS Prozessfähigkeit industrienah analysieren und vergleichen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HÖRMANN ITS CELL GmbH durchgeführt. Im Projekt Solar-TLS soll ein neuartiges Zelltrennverfahren entwickelt und hinsichtlich seiner Fertigungstauglichkeit optimiert werden. Eine wesentliche Anwendung ist dabei die Herstellung von halbierten Solarzellen, da Halbzellmodule aufgrund geringerer elektrischer Verluste eine Leistungssteigerung von ca. 3% erwarten lassen. Dafür ist jedoch ein schädigungsarmer Trennprozess notwendig, der auch die mechanische Zuverlässigkeit der halbierten Zellen über die gesamte Modullebensdauer gewährleistet. Das soll durch die Entwicklung eines Trennprozesses basierend auf 'thermal laser separation' (TLS) erreicht werden. Der Arbeitsplan besteht aus folgenden Arbeitspaketen: AP1: Trennung Solarzellen mit TLS-Prozess mit Wasserkühlung AP2: TLS-Trennprozesses mit Trockenkühlung für Solarzellen AP3: Entwicklung Demonstrator Anlage AP4: Prozessvalidierung unter Berücksichtigung einer hohen Kantenqualität.
Das Projekt "Teilvorhaben: Zellbewertung und Prozessoptimierung für TLS-basierte Solarzelltrennverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Center für Silizium Photovoltaik CSP durchgeführt. Im Verbundprojekt Solar-TLS soll ein neuartiges Solarzelltrennverfahren entwickelt und hinsichtlich seiner Fertigungstauglichkeit optimiert werden. Die Ziele des Fraunhofer CSP liegen hierbei bei der Entwicklung neuer Simulationstools sowie innovativer Verfahren zur Bewertung der Halbzellen und der Bruchkanten. Das Fraunhofer CSP plant Aktivitäten in den drei Schwerpunkten: Prozesssimulation, Test und Charakterisierung von Halbzellen sowie mikrostrukturelle Aufklärung der Schädigungsprozesse. Dabei unterstützt es die Projektpartner mit Vorversuchen, elektrischen und mechanischen Zellcharakterisierungen sowie Simulationsarbeiten.