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 "Teilprojekt 3: Der Einfluß von Kristalldefekten und Zellstrukturen auf die Dunkel-Kennlinien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik durchgeführt. Das Hauptthema dieses Teilprojekts ist eine Vertiefung des Verständnisses des Einflusses der lokalen Strom-Spannungs-Dunkelkennlinie auf die globale Hellkennlinie und damit auf den Wirkungsgrad der Zelle. Bei den bisherigen lokalen Untersuchungen der Dunkelkennlinie standen Inhomogenitäten des Raumladungs-Rekombinationsstromes im Vordergrund, der durch die Größe J02 charakterisiert ist. Es hatte sich dabei herausgestellt, dass rekombinationsaktive Korngrenzen diesen Stromanteil nur unwesentlich erhöhen, wohl aber den sogenannten Diffusionsstrom, der durch J01 charakterisiert ist. Im jetzigen Projekt soll der Schwerpunkt deshalb auf den Diffusionsstrom gelegt werden, der vor allem die Leerlaufspannung der Zellen beeinflußt. Es geht also vor allem um die Beantwortung der Frage: In welchem Maße erhöht z.B. eine Korngrenze mit einer bestimmten Rekombinationsstärke den Diffusionsstrom? Dieses Projekt teilt sich in zwei Arbeitsschwerpunkte, in (1) die Untersuchung und Charakterisierung von Kristalldefekten mittels TEM und mikroanalytischen Methoden, und (2) die lokale Analyse der Dunkelkennlinie von Solarzellen mittels Lock-in-Thermographie und verwandte Methoden. Während Schwerpunkt (1) bereits an den zu erstellenden Ausgangsmaterialien angewandt wird, kann Schwerpunkt (2) erst dann bearbeitet werden, wenn entsprechende Testzellen vorliegen. Genauere Angaben der Arbeitsplanung finden sich im Arbeitsplan.
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: Schwerpunkt passivierende CVD-Dotierschichten und optisch transparentere Poly-Si-Schichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Fachbereich für Physik durchgeführt. Das Gesamtziel dieses Vorhabens ist es kostengünstige Prozesse für n-dotierte und p-dotierte poly-Si Schichten unter Verwendung eines APCVD-Prozesses zu entwickeln, die eine signifikanten Reduktion der Rekombinationsstromdichten der passivierten und metallisierten Bereiche auf unter 15 fA/cm2 (n-poly-Si) bzw. auf unter 25 fA/cm2 (p-poly-Si) erlauben und einen Wirkungsgradgewinn durch die Verwendung von poly-Si von 0,4% absolut als Drop-In Prozessschritt für p und n-Typ PERC Solarzellen nachzuweisen. Es wird ebenfalls eine Evaluation der Prozesskosten durchgeführt. Die Kombination der poly-Si Schichten mit einem CVD-Glas basierten Emitter in einer p-Typ oder n-Typ Solarzelle soll den Wirkungsgrad auf mehr als 22% erhöhen und die Prozesskomplexität durch die Multifunktionalität der CVD-Glasschicht senken. Das Vorhaben von UKN ist in 6 Arbeitspakete AP gegliedert, die sich aus dem Entwicklungsablauf ergeben und der Bearbeitung der Hauptziele dienen: a) die Entwicklung in-situ p- und n-dotierter poly-Si Schichten unter Verwendung einer APCVD-Anlage für die Anwendung als BSF. b) Entwicklung eines Grenzflächenoxids auf Maschinen, die für die Massenproduktion geeignet sind. c) die Entwicklung einer CVD-Glasschicht, die bei dem für eine gute Passivierung von und für einen guten Stromtransport über die poly-Si/c-Si-Übergänge eingesetzten Hochtemperaturschritt eine ausreichend hohe Dotierung und einen genügend niedrigen Sättigungsstrom und eine Kontaktierung mittels Ag-Paste auf Si-Oberflächen erlauben. d) die Kontaktierung der poly-Si Schicht insbesondere mittels Ag-Siebdruckkontakten aber auch mittels aufgedampftem Al nach Laseröffnung der darunterliegenden dielektrischen Schicht. e) Demonstration des Wirkungsgradvorteiles der unter (a-d) entwickelten innovativen Technologien im Vergleich zu konventionellen p- und n-Typ PERC-Zellen.
Das Projekt "Teilvorhaben: LAUE-Scanner zur Ermittlung der Kornorientierungen von polykristallinen Bricks und Wafern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von XRD Eigenmann GmbH durchgeführt. Mit dem geplanten Vorhaben 'Q-Crystal' sollen mit Hilfe von schnellen und neuartigen Verfahren der Qualitätsbewertung von Säulen und Wafern die Herstellungsprozesse von Blocksilizium unter industriellen Bedingungen optimiert werden. In den vergangenen Jahren hat die Weiterentwicklung des multikristallinen Blocksiliziums zur Entwicklung der beiden Materialtypen des 'Mono-Cast' (MC) Siliziums und des 'High-Performance-Multi' (HPM) Siliziums geführt. Da sowohl in MC-Si als auch in HPM-Si die Art, Geometrie und Form der multikristallinen Körner und Korngrenzen eine zentrale Rolle spielen, muss die Kornstruktur zu 100% in einer Produktion gemessen werden können. Durch Kombination der Daten aus der optischen Kornstrukturanalyse mit diffraktometrischen Daten eines scannenden Laue-Messsystems soll eine Referenzmessmethode zur vollflächigen Analyse der kristallographischen Kornorientierungen und Korngrenztypen an ganzen Wafern so weiterentwickelt werden, dass hinreichend große Stichproben entlang eines Bricks in vertretbarer Messzeit vermessen werden können, um diese Messdaten auch tomographisch aufbereiten zu können.
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: Evaluierung und Weiterentwicklung von LPCVD-Prozessen für intrinsische und dotierte poly-Si-Abscheidungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von centrotherm photovoltaics AG durchgeführt. Die weitere Wirkungsgradsteigerung von industrietypischen Solarzellen wird wesentlich durch die Rekombination an den Metallkontakten limitiert. Ein vielversprechender, in der Mikroelektronik bereits etablierter Ansatz zur Minimierung der Kontaktrekombination, ist die Nutzung von poly-Si/c-Si-Übergängen. Diese haben gleichzeitig sehr niedrige spezifische Kontaktwiderstände. Die Herausforderung bei der Übertragung dieser Technologie auf die PV ist die Integration in einen schlanken Prozessfluss. Da das poly-Si auf Zellvorder- und Rückseite unterschiedlich dotiert werden muss, ist eine Methode zur einseitigen Abscheidung von in-situ dotierten poly-Si bzw. zur einseitigen Dotierung von intrinsisch abgeschiedenem poly-Si notwendig. Die Evaluation von drei vielversprechenden Ansätzen hierfür ist Kern des POLO-Projektes. Dabei sollen Wirkungsgrade größer als 23% auf industrietypischen Solarzellen erreicht werden. Der Schwerpunkt des ISFH liegt auf der gezielten Herstellung des Grenzflächenoxides, der Evaluation der poly-Si-Herstellungsmethode, der Charakterisierung von Lebensdauer-Testwafern, der Abscheidung und Charakterisierung und Optimierung von transparenten, leitfähigen Oxiden sowie auf Zellprozessierung, -charakterisierung und -optimierung. Der Schwerpunkt des Instituts für Materialien und Bauelemente (MBE) der Leibniz Universität Hannover liegt auf der strukturellen Charakterisierung der poly-Si-Sichten und des Grenzflächenoxides, der Untersuchung der a-Si-zu-poly-Si Rekristallisation sowie auf der Durchführung der Ionenimplantation im Rahmen der Zellprozessierung. Der Schwerpunkt von Centrotherm liegt auf der Durchführung und Weiterentwicklung der LP-CVD-Abscheidung von intrinsischem und in-situ dotiertem poly-Si und der Herstellung von dünnen Oxiden in der LP-CVD. Des Weiteren wird Centrotherm Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zu den entwickelten Prozessen durchführen. Roth&Rau beteiligt sich als 'assoziierter Partner' mit Kreuzprozessierungen.
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 "Teilvorhaben: Evaluation von Prozessen zur Herstellung von poly-/monokristallinen Si-Übergängen mit lokalen Dotiertechniken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Materialien und Bauelemente der Elektronik durchgeführt. Die weitere Wirkungsgradsteigerung von industrietypischen Solarzellen wird wesentlich durch die Rekombination an den Metallkontakten limitiert. Ein vielversprechender, in der Mikroelektronik bereits etablierter Ansatz zur Minimierung der Kontaktrekombination ist die Nutzung von poly-Si/c-Si-Übergangen. Diese haben gleichzeitig sehr niedrige spezifische Kontaktwiderstände, so dass auch Widerstandsverluste minimiert werden. Die Herausforderung bei der Übertragung der poly-Si/c-Si-Technologie auf die PV ist die Integration in einen schlanken Prozessfluss. Da das poly-Si auf Zellvorder- und Rückseite unterschiedlich (p und n) dotiert werden muss, ist eine Methode zur einseitigen Abscheidung von in-situ dotierten poly-Si bzw. zur einseitigen Dotierung von intrinsisch abgeschiedenem poly-Si notwendig. Die Evaluation von drei vielversprechenden Ansätzen hierfür ist Kern des POLO-Projektes. Dabei sollen Wirkungsgrade größer als 23% auf industrietypischen Solarzellen erreicht werden. Der Schwerpunkt des ISFH liegt auf der gezielten Herstellung des Grenzflächenoxides, der Evaluation der poly-Si-Herstellungsmethode, der Charakterisierung von Lebensdauer-Testwafern, der Abscheidung und Charakterisierung und Optimierung von transparenten, leitfähigen Oxiden sowie auf Zellprozessierung, -charakterisierung und -optimierung. Der Schwerpunkt des Instituts für Materialien und Bauelemente (MBE) der Leibniz Universität Hannover liegt auf der strukturellen Charakterisierung der poly-Si-Sichten und des Grenzflächenoxides, der Untersuchung der Kristallisation von a-Si zu poly-Si sowie auf der Durchführung der Ionenimplantation im Rahmen der Zellprozessierung. Der Schwerpunkt von Centrotherm liegt auf der Durchführung und Weiterentwicklung der LP-CVD-Abscheidung von intrinsischem und in-situ dotiertem poly-Si. Des Weiteren wird Centrotherm Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zu den entwickelten Prozessen durchführen. Roth&Rau beteiligt sich als 'assoziierter Partner' mit Kreuzprozessierungen.
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