Wesentliches Ziel des Projektes NAPOLI ist die Entwicklung einer wirtschaftlichen und industriell umsetzbaren Technologie zur Erzeugung einer Waferoberflächenstruktur mit texturierter Vorder- und polierter Rückseite, wie sie für hocheffiziente Solarzellenstrukturen wünschenswert erscheint. Aufgrund der verwendeten Chemikalien und den damit verbundenen schnellen Prozesszeiten sollen die Texturierungs- und Politurprozesse dabei auf einer Durchlaufanlage entwickelt werden, womit des Weiteren die einseitige Bearbeitung nur einer Waferseite ermöglicht wird. Die geschickte Integration des erforderlichen Politurprozesses in Kombination mit der vorderseitigen Texturierung in die Herstellungskette soll eine möglichst stringente, robuste und kostengünstige Prozessfolge sowohl für mono- als auch für multikristalline Siliciumwafer ergeben. Durch die Kontrolle bzw. intelligente Steuerung der entstehenden Reaktionsgase sollen weitere Prozessschritte, wie etwa das Entfernen des Phosphorsilikatglases abgebildet werden. Das Projekt ist in 4 Arbeitspakete untergliedert: AP1: Prozessentwicklung einseitiger Politurprozess an Durchlaufanlage, AP2: Gasphasenätzen zur PSG Entfernung und Emitteroptimierung, AP3: Entwicklung von in situ-Prozesskontrollmöglichkeiten, AP4: Integration der Prozesssequenzen in hocheffizienten PERC-Solarzellenprozess.
Der vorliegende Antrag der MLU ist Teil des Verbundprojektes STRUKTURSOLAR II. Die Anwendung innovativer Strukturierungskonzepte in Solarzellen der nächsten Generation für verbesserte Wirkungsgrade bei reduziertem technologischen Herstellungsaufwand soll erforscht werden. Dabei sollen die vorhandenen Kompetenzen in der Grundlagenforschung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und anwendungsorientiertes Know-how der Hochschule Anhalt (HSA) in einem kooperativen Forschungskolleg zusammengeführt werden. Mehrere Promotionsthemen sollen jeweils in Teilen an beiden Hochschulen bearbeitet werden. Das Projekt adressiert Themen der Strukturierung sowohl von Dünnschichtmodulen (Mikrostrukturierte CIGSe Kontakte, Thermische Laser Strukturierung, Perowskitsolarzellen auf Silicium, Strukturierte Substrate) als auch von Siliciumwafer-basierten Solarzellen (Plasmastrukturiertes schwarzes Silicium, Makroporöses Silicium, Defektlokalisierung von PERC-Kontakten). Die Plasmatexturierung zur Präparation von hochabsorbierenden Silicium Oberflächen (schwarzes Silicium) und anschließende Passivierung sollen bis hin zu kompletten Solarzellen weiter optimiert werden. Alternativ soll makroporöses Silicium mittels metall-unterstützter chemischer Ätzung die Absorption erhöhen. Strukturierte Rückkontakte von PERC Zellen sollen mittels abbildender Methoden im Hinblick auf Defekte untersucht werden. Die Zusammenführung der neuartigen Perowskitsolarzellen und Wafer Silicium soll mittels nasschemischer und physikalischer Verfahren erforscht werden. Auch für Dünnschichtsolarzellen ist das Photonenmanagement durch Strukturierung ein vielversprechendes Thema. Hierbei geht es sowohl um die Optimierung eines strukturierten Rückkontaktes z.B. von CIGSe Solarzellen als auch um die Lichteinkopplung durch plasmastrukturierte Substrate. Das Modulthema der integrierten Serienverschaltung soll mit dem neuen Thema der thermischen Laserstrukturierung vorangetrieben werden.
Das Elektrogesetz wurde am 10. Juli diesen Jahres abschließend im Bundesrat behandelt, somit ist gesetzlich geregelt, dass PV-Module als Elektroschrott eingestuft werden und entsprechend der Vorgaben der WEEE-Richtlinie (Elektro- und Elektronikgeräte-Abfall Richtlinie) recycelt werden müssen. Die gesamte installierte Menge an PV-Modulen in Europa belief sich Ende 2014 auf 8,1 Millionen Tonnen. Dies entspricht einer Menge an Silber von 4.000 bis 8.000 Tonnen, einer ähnlichen Menge an Zinn und ungefähr 40.000 bis 80.000 Tonnen Kupfer. Im aktuellen Recyclingkonzept in Deutschland werden im Wesentlichen die Aluminiumrahmen und das Glas recycelt. Die Beschränkung auf Glas und Aluminium ist in Bezug auf Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung und Umweltschutz sehr unbefriedigend: strategisch wichtige Metalle gehen verloren, Schwermetalle werden freigesetzt. Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist die Erweiterung des bestehenden, industriell erprobten Recyclingprozesses dahingehend, dass die nutzbaren Metalle wie Silber, Zinn oder Kupfer zurückgewonnen werden. Hierfür werden neue Trenn-, Klassierungs- und Reinigungsverfahren angewendet, in Kombination mit nasschemischen Ätzschritten, gefolgt von Schmelz- und Raffinationsschritten. Der neue Prozess muss sich aber am wirtschaftlichen Ertrag orientieren; das Ziel ist, dass das Verfahren nicht über das Entsorgungsentgelt getragen wird, sondern über die Verwertung der Rohstoffe. Wird dies erreicht, kann das Verfahren auch auf andere Länder übertragen werden. Ferner müssen alle Prozessschritte gut skalierbar und robust sein und sich für alle cSi-Module gleichermaßen eignen. Das Projekt basiert auf drei Säulen, die im Arbeitsplan abgebildet sind und die Kernkompetenzen der jeweiligen Partner wiederspiegeln: AP-1: Qualitätsverbesserung Glas und Trennung Kunststoff / Zellen (Reiling) AP-2: Recycling der Staub- und Folienanteile (CSP) AP-3: Demonstrator für chemische Prozessschritte 'Prozessintegration (TESOMA)'.
Mit dem Elektrogesetz ist gesetzlich geregelt, dass PV-Module als Elektroschrott eingestuft werden und entsprechend der Vorgaben der WEEE-Richtlinie (Elektro- und Elektronikgeräte-Abfall Richtlinie) recycelt werden müssen. Die gesamte installierte Menge an PV-Modulen in Europa belief sich Ende 2014 auf 8,1 Millionen Tonnen. Dies entspricht einer Menge an Silber von 4.000 bis 8.000 Tonnen, einer ähnlichen Menge an Zinn und ungefähr 40.000 bis 80.000 Tonnen Kupfer. Im aktuellen Recyclingkonzept in Deutschland werden im Wesentlichen die Aluminiumrahmen und das Glas recycelt. Die Beschränkung auf Glas und Aluminium ist in Bezug auf Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung und Umweltschutz sehr unbefriedigend: strategisch wichtige Metalle gehen verloren, Schwermetalle werden freigesetzt. Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist die Erweiterung des bestehenden, industriell erprobten Recyclingprozesses dahingehend, dass die nutzbaren Metalle wie Silber, Zinn oder Kupfer zurückgewonnen werden. Hierfür werden neue Trenn-, Klassierungs- und Reinigungsverfahren angewendet, in Kombination mit nasschemischen Ätzschritten, gefolgt von Schmelz- und Raffinationsschritten. Der neue Prozess muss sich aber am wirtschaftlichen Ertrag orientieren; das Ziel ist, dass das Verfahren nicht über das Entsorgungsentgelt getragen wird, sondern über die Verwertung der Rohstoffe. Wird dies erreicht, kann das Verfahren auch auf andere Länder übertragen werden. Ferner müssen alle Prozessschritte gut skalierbar und robust sein und sich für alle cSi-Module gleichermaßen eignen. Das Projekt basiert auf drei Säulen, die im Arbeitsplan abgebildet sind und die Kernkompetenzen der jeweiligen Partner wiederspiegeln: AP-1: Qualitätsverbesserung Glas und Trennung Kunststoff / Zellen (Reiling) AP-2: Recycling der Staub- und Folienanteile (CSP) AP-3: Demonstrator für chemische Prozessschritte ' Prozessintegration (TESOMA).
Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist die Erweiterung des bestehenden, industriell erprobten Recyclingprozesses dahingehend, dass die nutzbaren Metalle wie Silber, Zinn oder Kupfer zurückgewonnen werden und dass eventuelle Schwermetalle aus dem Lot (insbesondere Blei), abgetrennt und gebunden werden können. Hierfür werden neue Trenn-, Klassierungs- und Reinigungsverfahren angewendet, in Kombination mit nasschemischen Ätzschritten, gefolgt von Schmelz- und Raffinationsschritten.
Im Vorhaben wird das innovative IBC Zellkonzept weiter entwickelt, mit dem Ziel, durch die Nutzung industrieller Prozesse die derzeitigen Stromgestehungskosten deutlich zu senken: Ziel ist es, Stromgestehungskosten von weniger als 5ct (€) pro Kilowattstunde für PV-System in Deutschland zu demonstrieren. Innovative Ansätze für Chemische Prozesse und Metallisierung werden untersucht. Im Zentrum steht dabei das rückkontaktierte Zellkonzept IBC, das Wirkungsgrade von über 22 % ermöglicht. Zur Überführung der ZEBRA Zelle in die industrielle Fertigung müssen noch wirtschaftlichere Reinigungsverfahren und alternative Metallisierungskonzepte untersucht werden. Das Ziel des Projekts ist es, chemische Verfahren (Reinigungen, Ätzverfahren und lichtassistierte Ätzverfahren) und elektrochemische Metallisierungsprozesse zu entwickeln, die im IBC Konzept 'ZEBRA' industriell genutzt werden können. Dies soll dann teilweise beim italienischen Zellhersteller MegaCell in einer Pilotproduktion getestet werden.
Im Vorhaben wird das innovative Zellkonzept ZEBRA weiter entwickelt, mit dem Ziel, durch die Nutzung industrieller Prozesse die derzeitigen Stromgestehungskosten deutlich zu senken: Ziel ist es, Stromgestehungskosten von weniger als 5ct (') pro Kilowattstunde für PV-System in Deutschland zu demonstrieren. Innovative Ansätze für Chemische Prozesse und Metallisierung werden untersucht. Im Zentrum steht dabei das rückkontaktierte Zellkonzept IBC, das Wirkungsgrade von über 22 % ermöglicht. Zur Überführung der ZEBRA Zelle in die industrielle Fertigung müssen noch wirtschaftlichere Reinigungsverfahren und alternative Metallisierungskonzepte untersucht werden. Das Ziel des Projekts ist es, chemische Verfahren (Reinigungen, Ätzverfahren und lichtassistierte Ätzverfahren) und elektrochemische Metallisierungsprozesse zu entwickeln, die im IBC Konzept 'ZEBRA' industriell genutzt werden können. Dies soll dann teilweise beim italienischen Zellhersteller MegaCell in einer Pilotproduktion getestet werden.
Im Rahmen des Verbundvorhabens wird das innovative Zellkonzept ZEBRA weiter entwickelt mit dem Ziel, durch die Nutzung industrieller Prozesse die derzeitigen Stromgestehungskosten deutlich zu senken. Innerhalb des 5ct Projekts sollen dabei chemische Verfahren (Reinigungen, Ätzverfahren und lichtassistierte Ätzverfahren) und elektrochemische Metallisierungsprozesse entwickelt werden, die im IBC Konzept 'ZEBRA' industriell genutzt werden können.
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