Das Projekt "Entwicklung einer hocheffizienten kontaktierten n-Typ Solarzelle mit Bor-Emitter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bosch Solar Energy AG durchgeführt. Im abgeschlossenen BMU-Projekt enSol (FKZ 0325021) und im vorliegenden Nachfolge-projekt nSolar (FKZ 0325369) werden unter der Verwendung von qualitativ sehr hochwerti-gen monokristallinen n-Typ-Substraten von Bosch Solar Energy Hochleistungssolarzellen entwickelt. Im Projekt enSol wurde eine solche Solarzelle mit Bor-dotiertem Emitter auf 15,6 x 15,6 cm2 monokristallinen Si-Wafern mit über 19Prozent Wirkungsgrad entwickelt, die bereit ist, in die Pilotproduktion überführt zu werden. Im Projekt nSolar wird jetzt die enSol-Solarzelle weiterentwickelt, um im Labor das Potential des Zellkonzeptes zu demonstrieren - Ziel sind Spitzenwirkungsgrade von 21Prozent. Dabei soll hauptsächlich die offene Klemmen-spannung erhöht werden, damit der Wirkungsgrad im Modul gehalten werden kann. Eine Spannung von 655mV würde ein Wirkungsgrad von über 20Prozent, eine Spannung von 690mV von über 21Prozent bedeuten. Um diese zu erhöhen werden die entwickelten Einzelprozesse der Passivierung und Metallisierung weiter optimiert. Außerdem soll die Charakterisierung von bifazialen Zellen untersucht werden. Der Jahresertrag gemessen in kWh/kWp soll im Mittel um über 20Prozent im Vergleich zur enSol Solarzelle erhöht werden. Das Ziel lässt sich auch wie folgt formulieren: Erhöhung des vorderseitigen Wirkungsgrades der Solarzellen auf 21Prozent und bei Integration in bifazialen Solarmodulen eine Erhöhung des Ertrags um über 20Prozent verglichen mit der monofazialen Geometrie.
Das Projekt "Cutting Edge Charakterisierung und Technologie für die deutsche PV-Industrie - Teil A: Technologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Das Projekt 'CUT A' wird der deutschen PV-Industrie auf der Basis des Photovoltaik-Technologie Evaluations Center PV-TEC die schnelle und kosteneffiziente Entwicklung von Cutting-Edge Prozess-Technologie bieten. Im Mittelpunkt des Projektes stehen beidseitig passivierte PERC Solarzellen aus multikristallinem bzw. Czochralski-gezogenem p-Typ Silizium, Im Rahmen dieses Projektes wird diese Zellstruktur- / Material-Kombination auf ein deutlich höheres Wirkungsgradniveau von 20,0% (mc-Si) bzw. 21,5% (Cz-Si) gehoben. Die Planung umfasst die gezielte Modernisierung und Erweiterung der PV-TEC Prozessplattform und eine gezielte Weiterentwicklung der Einzelprozesse. Die Entwicklung des Gesamtprozesses erfolgt durch eine turnusmäßig im 6-Wochen-Rhythmus stattfindende Herstellung von mono bzw. multi-kristallinen PERC-Solarzellen. Hierbei werden parallel (i) die Sicherung einer hohen Güte des Basisprozesses sowie (ii) die Weiterentwicklung des Prozesses hin zu einem für großflächige multikristalline Siliziumsolarzellen bisher nicht erreichten Spitzenwirkungsgrad von 20,0% (mc-Si) bzw. 21,5% (Cz-Si) auf produktionstauglichen Anlagen verfolgt. Die Basistechnologie wird kontinuierlich an die Spitzenergebnisse angepasst.
Das Projekt "CUT-A_Plus - Cutting Edge Charakterisierung und Technologie für die deutsche PV-Industrie PLUS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Im Mittelpunkt des Projektes 'CUT-A PLUS' steht die Weiterentwicklung des Gesamtfertigungsprozesses beidseitig passivierter industrieller PERC-Solarzellen (PERC: Passivated Emitter and Rear Cell) aus mono- und multikristallinem p-dotiertem Silicium in den PVTEC-Laboren des Fraunhofer ISE. Es werden Einzelprozesse und der Gesamtherstellungsprozess kontinuierlich optimiert. Die Service-Möglichkeiten des 'neuen' PV-TEC werden dadurch etabliert, erweitert und verbessert. Das Gesamtziel des Vorhabens ist es, die Entwicklung und Bereitstellung von modernster, Cutting-Edge-Technologie zu ermöglichen, die die Herstellung dieser Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 20,5% für multikristallines und 22,5% für monokristallines Material ermöglichen. Damit wird die deutsche PV-Industrie im internationalen Wettbewerb kosteneffizient unterstützt.
Das Projekt "Technologien für Höchst-Effiziente Silicium Solarzellen in PV-TEC (THESSO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. In diesem Projekt soll die Entwicklung von Materialien, Technologien und Solarzellenstrukturen erfolgen, die es erlauben, den Wirkungsgrad für industriell produzierbare Solarzellen auf bis zu 21,5Prozent anzuheben. Entsprechend ist ein Hauptziel des Projektes die Entwicklung von industrierelevanten Solarzellenprozessen, mit welchen Solarzellenwirkungsgrade von 22Prozent in der Spitze und 21,5Prozent im Mittel in PV-TEC erreicht werden können. Dies soll unter der Verwendung von industriell verfügbaren monokristallinem Silicium bewirkt werden. Auf multikristallinem Silizium werden Wirkungsgrade von 20Prozent in der Spitze und 19,5Prozent im Mittel angestrebt. Es wird angestrebt, dies mit Wafern zu erreichen, die aus am Fraunhofer ISE hergestellten Blöcken gefertigt sind.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Defekteintrag, -verteilung und -wirkung auf die elektrischen Eigenschaften von mono- und multikristallinem Silizium und Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Experimentelle Physik durchgeführt. Im Projekt werden zwei Ziele verfolgt. Im ersten Teil die Wechselwirkung der Siliziumschmelze mit seiner Umgebung -Tiegel und Gasatmosphäre. Diese Wechselwirkungsprozesse sollen modellmäßig erfasst, quantitativ beschrieben und dann in ein FEM Programm implementiert werden, mit dem die Stoff- und Transportprozesse in der Schmelze und bei der Kristallisation gerechnet werden können. Damit soll der Einbau von Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff bestimmt werden. Im zweiten Teil werden die gezüchteten Kristalle hinsichtlich ihrer Defektstruktur charakterisiert. Der Schwerpunkt liegt auf der Verteilung der genannten Fremdatome und deren Auswirkungen auf die elektrischen und optischen Eigenschaften. Weiterhin wird die Entstehung, Verteilung und Kontamination von Versetzungen untersucht. Insgesamt soll festgestellt werden, inwieweit die Defekte das Wirkungspotential der Solarzellen limitieren. Dazu werden auch Messungen an den standard-prozessierten Solarzellen durchgeführt und analysiert. Die Rechnungen werden mit bereits vorhandenen FEM Programmen durchgeführt. In diese werden die Wechselwirkungsmodelle implementiert. Es handelt sich dabei um 2d- und 3d-Modelle, mit denen man Strömung und Stofftransport berechnen kann. Die Bestimmung der Fremdatomverteilung im Kristall erfolgt durch FTIR und Lebensdauermessungen. Bei letzterem sollen das QSSPC-Verfahren und SPV-Verfahren eingesetzt werden. Versetzungen werden durch automatisierte Mikrosopbildanalyse bestimmt.
Das Projekt "Teilvorhaben Robert Bosch GmbH: Pastenentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Photovoltaikmodule fallen zum heutigen Zeitpunkt noch nicht unter die sogenannte RoHS-Richtlinie (Richtlinie 2002/95/EG), welche eine Beschränkung von bestimmten gefährlichen Substanzen (z.B. Quecksilber, Blei und Cadmium) in elektronischen Geräten fordert. Photovoltaikmodule aus kristallinem Silizium enthalten Blei in gebundener Form in den Metallisierungspasten der Zellen und in den Lotmitteln die zum Verbinden der Zellen zu Modulen verwendet werden. Die Firmen Bosch und Schott unterstützen grundsätzlich die Position, dass Photovoltaik als Klima- und Umweltschonende Technologie die Umwelt- und Verbraucherschutzanforderungen der EU erfüllen sollte. Eine möglichst rasche Umstellung von Produktionsverfahren, die zurzeit noch auf die Verwendung von gefährlichen Substanzen angewiesen sind, ist anzustreben und zu entwickeln. Ziel des Projekts Rokoko ist es RoHS-konforme Module mit kristallinen Solarzellen zu entwickeln ohne Einbußen bezüglich der Effizienz gegenüber heutigen Modulen. Z. Z. ist bei der Herstellung von kristallinen Siliziummodulen z. B Blei in den Metallisierungspasten oder auch in den Lotmitteln für die Zellverbinder enthalten. Bei den Metallisierungspasten ist es hauptsächlich in Form von bleihaltigen Gläsern enthalten, die für die Funktion der Paste eine wesentliche Schlüsselfunktion haben. Durch die Verwendung von neuen Metallisierungspasten und von bleifreien Loten soll die technologische und wirtschaftliche Machbarkeit von RoHS-konformen Solarmodulen aus (multi- und mono-) kristallinem Silizium gezeigt werden. Da für Solarmodule noch keine solche RoHS Konformität gefordert ist, gibt es auch noch keine international anerkannten Nachweis-Methoden oder Verfahren. Daher soll im Projekt durch den Partner SGS Institut Fresenius eine entsprechende Nachweismethode entwickelt werden und diese in internationalen Gremien etabliert werden. Die erfolgreiche Durchführung des Projektes soll durch eine finale RoHS-Konformitätserklärung für die neue Modultechnologie durch SGS Institut Fresenius dokumentiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Identifizierung und Analyse von Langzeitveränderungen im Volumen und an den Oberflächen von Silizium-Wafern und Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Solarenergieforschung GmbH durchgeführt. Die nächste Generation industrieller Solarzellen basiert auf der Passivierung der Solarzellenrückseite mit dielektrischen Schichten, was hohe Wirkungsgrade in industrieller Produktion ermöglicht. Je höher jedoch das Wirkungsgradpotential eines Zellkonzeptes, desto größer wird auch die Anfälligkeit bezüglich lichtinduzierter Degradation. Eine deutliche Langzeitdegradation wurde für Solarzellen mit passivierter Rückseite beobachtet, die auf multikristallinem Silizium hergestellt wurden. Auch auf monokristallinem Cz-Si hergestellte Solarzellen zeigen eine deutliche Degradation. Hier wurde in den letzten Jahren bereits ein Verfahren entwickelt, um diese Defekte zu deaktivieren, die sogenannte 'Regeneration'. Es ist bislang jedoch nicht untersucht worden, ob der regenerierte Zustand von Solarzellen auf der Basis von Cz-Si langzeitstabil ist. Ziel dieses Projektes ist es, die verschiedenen Effekte, die zur Langzeitdegradation von Solarmodulen führen können, auf Wafer- und Zellebene zu analysieren und physikalisch zu erklären. In diesem Teilprojekt soll sowohl der Einfluss externer Größen wie z.B. Temperatur und Lichtintensität wie auch interner Größen wie z.B. unterschiedlicher Verunreinigungskonzentrationen und auch den Einfluss von Schlüsselprozessschritten wie z.B. dem Feuerschritt auf die Langzeitdegradation an Lebensdauerteststrukturen wie auch an industriell hergestellten Solarzellen untersucht werden. Die Solarzellen werden dabei von den Industriepartnern prozessiert und dem Projekt zur Verfügung gestellt. Dabei kommen uns die am ISFH etablierten und weiterentwickelten Lebensdauermessmethoden zugute wie auch aktuelle Messmethoden zur Solarzellencharakterisierung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Messtechnik zur Qualitätsbewertung von Säulen und Wafern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hennecke Systems GmbH durchgeführt. Die Ziele, die Hennecke in diesem Projekt verfolgt sind sehr stark orientiert an Verbesserungen und Neuentwicklungen der Waferinspektionsautomaten, die in der Folge einen Vorsprung vor den Mitbewerbern am Markt und erhöhte Chancen im Verkauf der Anlagen bedeuten. Insbesondere ein Waferratingverfahren und eine inline-Kornstrukturanalyse können für die Hennecke-Messtechnik ein Alleinstellungsmerkmal und Verkaufsargument sein.
Das Projekt "Aufbau und Betrieb eines Pilotzentrums für neuartige höchsteffiziente Solarzellen - PV SELECT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Heutige industriell gefertigte großflächige Solarzellen erreichen in der Spitze Wirkungsgrade im Bereich nahe 19% auf multikristallinem sowie nahe 21% auf monokristallinem Siliziummaterial. Darüber hinausgehende Solarzellenkonzepte mit deutlich höherem Wirkungsgradpotential konnten mit Ausnahme der Rückkontaktsolarzellentechnologie von Sunpower, bislang nur im Labormaßstab entwickelt und demonstriert werden. Ein vielversprechendes innovatives Solarzellenkonzept stellen sogenannte selektive Kontakte dar. Mit einer Solarzelle basierend auf einem solchen selektiven Heteroübergang (amorphes Silizium auf kristallinem Siliziumwafer) konnte die Firma Panasonic im April 2014 mit 25,6% einen Wirkungsgrad-Weltrekord erzielen. Die Übertragung solcher Prozesstechnologien in ein industrielles Produktionsumfeld stellt hohe Anforderungen an - die Reinheit der Produktionsumgebung sowie - die Prozesssicherheit und - Prozessreproduzierbarkeit. Im Rahmen des Projektes PV Select wurde die in Abbildung 1 dargestellte und für die Umsetzung oben erwähnter hocheffizienter Solarzellentechnologien notwendige Labor- Reinrauminfrastruktur geschaffen. Basierend auf den Reinheitsanforderungen der unterschiedlichen oberflächensensitiven nass- und trockenchemischen Ätz- und Beschichtungsschritte wurde das Labor in einen Bereich mit Reinraumklasse 1000 sowie in abgetrennte Wartungsbereiche mit niedrigerer Reinheitsstufe eingeteilt (Reinraumklasse 100 in Fläche innerhalb hellblauer Markierungslinie). Die Konzeption beinhaltete zudem ein entsprechendes Reinraum-taugliches Schleusensystem, mit dem sowohl Mitarbeiter als auch ein- und ausgehende Waren den geschützten Bereich betreten bzw. verlassen können. Bei der Planung und Umsetzung der Reinrauminfrastruktur wurde insbesondere darauf geachtet, für kritische Prozess- und Probenlagerungsbereiche eine besondere reine Umgebung zu schaffen und somit mögliche Kontaminationsquellen aus der Umgebungsluft auszuschließen bzw. zu minimieren. Die im Rahmen des Projektes zu integrierenden Großbeschichtungsanlagen (Anlagen selbst wurden über parallel laufende Förderprojekte beschafft) erforderten den Aufbau eines umfangreichen Gasver- und Entsorgungssystems, aufgrund der Gefährlichkeit der (teilweise in hoher Konzentration) eingesetzten Gase wie etwa Silan, Phosphin oder auch Diboran wurde des Weiteren eine umfangreiche Sicherheitstechnik installiert (Sicherheitsschränke, Gaswarn- und detektionssysteme, persönliche Schutzeinrichtungen).
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Analyse von Kesterit-Solarzellen auf Basis von Koverdampfung und Molekularstrahl-Epitaxie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Lichttechnisches Institut durchgeführt. Das Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung neuartiger Dünnschicht-Solarzellen und der Optimierung ihrer Effizienz. Zentrales Ziel ist hierbei, durch Einsatz des Kesterit-Materialsystems und einer geeignet gewählten Solarzellenstruktur die bei anderen Technologien oft verwendeten Schwermetalle Indium und Cadmium zugunsten umweltfreundlicher Materialien zu vermeiden. Die Ersetzung des seltenen und teuren Indiums lässt darüber hinaus auch eine wesentliche Kostenreduktion erwarten. Ziel des Teilprojekts am KIT ist es, das Potential eines vakuumbasierten Herstellungsprozesses von Kesterit-Solarzellen zu evaluieren (Koverdampfung / MBE). Detaillierte Analysen zu deren Struktur und effizienzbegrenzenden Mechanismen ermöglichen hierbei eine Maximierung des Wirkungsgrads. Zur Entwicklung hochwertiger Kesterit-Absorber werden mehrere industrierelevante Herstellungsvarianten eingesetzt und verglichen. Als komplementäres Verfahren zu den Ansätzen der Projektpartner (Vakuum-Abscheidung von Schichtstapeln bzw. nasschemische Deposition) wird am KIT die Koverdampfung der beteiligten Elemente, gefolgt von einem Temperschritt, untersucht, weiterhin die Herstellung quasi-einkristalliner Solarzellen für fundamentale Analysen. Bei allen Verfahren bilden das phasenreine Wachstum sowie die Optimierung des Rückkontakts und der Grenzfläche Absorber/Puffer die übergeordneten Teilziele. Durch eine detaillierte Analyse der hergestellten Strukturen mittels spektroskopischer Methoden unter Verwendung von optischer und Sychrotron-Strahlung / Elektronen trägt das KIT zur Optimierung der Kesterit-Solarzellen und damit zur Erreichung eines verwertungsnahen Wirkungsgradpotentials bei. Für die hergestellten Labormuster erfolgt zum Ende des Vorhabens eine partnerübergreifende Bewertung, welche Material- / Grenzflächeneigenschaften den Wirkungsgrad limitieren und welche Herstellungsverfahren hinsichtlich eines Transfers auf industrierelevante Substratgrößen aussichtsreich erscheinen.
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| Bund | 50 |
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| Förderprogramm | 50 |
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