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 "Teilvorhaben: Modellexperimente zur Strömung im Tiegel des Cz-Prozesses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HZDR Innovation GmbH durchgeführt. Das Fernziel besteht darin, die Strömung im Tiegel bei der Czochralski (Cz)-Kristallzüchtung unter den Parametern des realen Industrieprozesses zu verstehen und numerisch simulieren zu können. Da eine direkte Messung der Strömungsgeschwindigkeiten in der Si-Schmelze nicht verfügbar ist und bestenfalls mit der kontaktlosen Strömungstomographie in einigen Jahren zur Verfügung steht, sind Modellexperimente wesentlich zur Validierung numerischer Simulationen. Diese Modellexperimente sollen möglichst im Bereich der realen Prozessparameter stattfinden und eine umfassende Ausmessung der Strömung erlauben, womit für die Modellschmelze nur Metallschmelzen mit relativ niedriger Schmelztemperatur in Frage kommen. Mit den Arbeiten im Vorhaben sollen systematisch lokale Strömungsgeschwindigkeiten und lokale Temperaturen in Modellexperimenten durchgeführt werden. Die Daten sollen zur Validierung der numerischen Simulationen von Projektpartnern dienen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Magnetfeldmessungen an einer industriellen Cz-Züchtungsanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf, Institut für Fluiddynamik durchgeführt. Die Fertigung von Hochleistungsmodulen bleibt nach wie vor Kern der Entwicklungsstrategie der SolarWorld AG. Dabei soll das Potential der PERC Technologie ausgenutzt werden, die neue Anforderungen an den PV Wafer stellt, dessen Eigenschaften hauptsächlich während des Kristallisationsprozesses bestimmt werden. Daher sind die Verbesserung von Kristallqualität und Ausbeute bei der Czochralski (Cz)-Kristallzüchtung von PV-Silizium ein zentrales Anliegen, wozu ein online Monitoring der mittleren Strömungsgeschwindigkeit extrem wertvoll wäre. Aufgrund der hohen Temperaturen und der geforderten Reinheit der Siliziumschmelze gibt es bisher weltweit keine Strömungsmessungen im Tiegel einer in der Industrie eingesetzten Cz-Kristallzüchtungsanlage. Die kontaktlose induktive Strömungstomographie (CIFT) hat das Potential zur Strömungsmessung der Schmelze im Cz-Tiegel, da sie mit Hilfe von Magnetfeldern die mittlere dreidimensionale Strömung in Schmelzen kontaktlos messen kann. Das Fernziel des Teilvorhabens besteht daher darin, CIFT für eine online-Strömungsmessung in der Cz-Kristallzüchtung zu entwickeln und zum Einsatz zu bringen. Allerdings muss CIFT für diese Anwendung speziell adaptiert werden, wobei die Herausforderung bei dieser Messung in der robusten Detektion der sehr kleinen strömungsinduzierten Verzerrung des angelegten Magnetfeldes liegt. Zusätzlich wird in enger Kooperation mit der HZDR-Innovation GmbH (HZDRI) ein Experiment zur Modellierung der Strömung im Tiegel aufgebaut, da die HZDRI nicht über die nötige Infrastruktur verfügt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Anlagen und Technologieentwicklung für Hocheffizienzzellen und SmartWire Zellverschaltung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Meyer Burger (Germany) GmbH durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens NEXTSTEP ist es, kristalline Silizium-Solarzellen mit passiviertem Emitter und passivierter Rückseite (PERC), die gegenwärtig in den Massenmarkt integriert werden, in ihrer Effizienz bei Verwendung von für die Massenproduktion nutzbaren Prozessen bis zu 23% zu steigern. Wege dazu sind die busbarlose Zellkontaktierung (SmartWire-Technologie) zur Verringerung der Reflexions- und Rekombinationsverluste der Zellvorderseite, der Umstieg auf eine bifaziale PERC Zelle (PERC+) und neue Prozesse zur Rückseiten-Passivierung und -Textur zur Effizienzsteigerung und damit verbundener Reduzierung der Stromgestehungskosten. Detallierte Materialanalysen charakterisieren Wachstumsmechanismen und optimieren Abscheideprozesse. Untersuchungen zur UV Stabilität der Passivierung und zur Kompatibilität mit der SMARTWire-Technologie optimieren die Lebensdauer der PV Anlagen. Alternative Zellstrukturen wie Zellen mit passivierten Kontakten werden ebenfalls untersucht, da sie ein sehr hohes Wirkungsgradpotential aufweisen. Jedoch erfordern sie auch den höchsten Aufwand bei der Integration in vorhandene Produktionslinien.
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierung von APCVD-Schichten zur selektiven Laserdotierung von PERL-Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebr. Schmid GmbH durchgeführt. Das Vorhaben hat zum Ziel, Bor- und Phosphor dotierte Glasschichten, die mit unterschiedlichen chemical vapour deposition (CVD) - Technologien abgeschieden worden sind, als Dotierquellen für eine Laserdotierung zu nutzen, bevor der thermische Eintreibeschritt appliziert wird. Diese Prozessabfolge soll dazu genutzt werden, kostengünstige Hochleistungssolarzellen der PERL-Bauart zu entwickeln, die einen wirtschaftlich tragfähigen Herstellungsprozess haben.
Das Projekt "Teilvorhaben 'Entwicklung von Hocheffizienzemittern auf Basis von APCVD Dotierquellen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebr. Schmid GmbH durchgeführt. Im Projekt APPI sollen kostengünstige Atmosphärendruck (AP) - Prozesse entwickelt werden, die die bisher üblichen Vakuum- und Niederdruckprozesse ersetzen können und so zu einer Senkung der Produktionskosten für kristalline Silizium-Solarzellen führen. Im Einzelnen handelt es sich dabei um: - Fortschrittliche Texturverfahren: nasschemisches, durch Metall-Nanopartikel katalysiertes Ätzen; Trockenätzen mittels Atmosphärendruckplasma - APCVD Phosphor-Dotierquellen und Diffusion (CVD: Chemical Vapor Deposition) - Passivierungs- und Antireflexschichten aus Atmosphärendruck-Abscheidung mittels AP PECVD oder APCVD (PECVD: Plasma Enchanced CVD) Die zu entwickelnden Prozesssequenzen sollen zu einer deutlichen Kostensenkung bei der Herstellung hocheffizienter PERC-Solarzellen (Passivated Emitter and Rear Cell) führen, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Zell- und Modulhersteller sowie Anlagenbauer auf dem Weltmarkt gestärkt wird. Das Verbundprojekt gliedert sich in die folgenden sieben Arbeitspakete (AP): - AP 0: Projektleitung - AP 1: Fortschrittliche Textur und Oberflächenbehandlung - AP 2: Atmosphärendruck-Abscheidung von Dotierquellen und Diffusion - AP 3: Atmosphärendruck-Abscheidung von Passivier- und Antireflexionsschichten - AP 4: Integration in den Solarzellenprozess - AP 5: Solarmodulherstellung und -testen - AP 6: Charakterisierung und Simulation.
Das Projekt "Teilvorhaben SINGULUS: Verbesserte nasschemische Politur- und Reinigungsprozesse sowie Beschichtungsprozesse zur Passivierung der Zellrückseite" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Singulus Technologies AG durchgeführt. Im HighPERC Projekt wird ein neuer, verbesserter, industrietauglicher Prozess zur Herstellung hocheffizienter PERC Silizium Solarzellen mit Wirkungsgraden größer 21,5% entwickelt. Die beteiligten Anlagenbauer SINGULUS, LPKF und DEK entwickeln dabei mit Unterstützung des ISFH die neuen Einzelprozesse, z.B. nasschemische Verfahren, Plasmabeschichtung, Laser- und Druckprozesse. Im von SINGULUS bearbeiteten Teilvorhaben werden produktionstaugliche Prozesse zur chemischen Vorbehandlung der Zellrückseite und die Abscheidung von AlOx/SiNy-Passivier-Schichtsystemen weiterentwickelt und in Kombination optimiert. Dies geschieht in Abhängigkeit des verwendeten Siliziummaterials und in Wechselwirkung mit den weiteren im Verbundprojekt erarbeiteten Einzelprozessen. Durch die Integration aller Einzelprozesse soll ein industrietauglicher Gesamtprozess zur Herstellung von hocheffizienten PERC-Solarzellen mit Wirkungsgraden größer 21,5% bzw. 19,0% auf Basis von mono- bzw. multikristallinen Wafern entwickelt werden. Das HighPERC Projekt gliedert sich in sechs technische Arbeitspakete. Die Arbeiten im von SINGULUS durchzuführenden Teilvorhaben 'Einseitenpolitur und ICP AlOx/SiNy Rückseitenpassivierung' fallen unter Leitung von SINGULUS in den Arbeitspaketen 'Projektleitung', 'Einseitenpolitur und Rückseitenpassivierung' und 'PERC Produktionsprozess' an. Unter Verwendung der vorhandenen Anlagen SINGULAR zur ICP PECVD-Abscheidung von AlOx/SiNy-Passivierschichten und LINEA für einseitige, nasschemische Ätzverfahren sollen in diesem Teilvorhaben zusammen mit den Kooperationspartnern folgende Ziele erreicht werden: - LINEA Politur erreicht Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeiten S kleiner als 10 cm/s mit Referenz-Passivierung - ICP PECVD AlOx/SiNy-Schichten erreichen S kleiner als 10 cm/s auf Referenzsubstrat - ICP-Passivierung auf LINEA Politur erreicht S kleiner als 10 cm/s - PERC Zellen (Produktionsprozess) erreichen Wirkungsgrade über 21,5 % (mono) und 19,0 % (multi).
Das Projekt "Teilvorhaben: Experimentelle und numerische Evaluierung von Prozessgrößen zur Herstellung von sauerstoffarmen Silizium-Kristallen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie durchgeführt. Das Ziel der Arbeiten am Fraunhofer IISB in Erlangen und an seiner Außenstelle am Fraunhofer THM in Freiberg ist es, die Czochralski-Kristallzüchtungstechnologie zur Herstellung von hochqualitativen Siliziumkristallen für die Anwendung in der Photovoltaik im Hinblick auf die Reduktion des Sauerstoffs im Kristallmaterial weiter zu entwickeln und gleichzeitig die Prozesskosten zu senken. Die von Fraunhofer IISB/THM erzielten wissenschaftlich-technischen Erkenntnisse aus der Prozess- und Hardwareentwicklung, der numerischen Modellierung und der Materialcharakterisierung bilden dabei die Grundlage für die Optimierung der bestehenden Czochralski-Technologie beim Industriepartner Solar World Innovations GmbH.
Das Projekt "Teilvorhaben: Polyscan-Solar" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Mittweida, University of Applied Sciences, Laserinstitut durchgeführt. Das Ziel des Teilvorhabens beinhaltet die Entwicklung eines Polygonscanners und begleitende Untersuchungen zur Hochgeschwindigkeitsmetallisierung von PERC-Solarzellen. Das Laserinstitut der Hochschule Mittweida steuert hierbei seine Expertise im Bereich der ultraschnelllen Strahlablenkungs- und der Hochgeschwindigkeitslaserprozesstechnik sowie Analyse- und Simulationsmethodik bei. AP 1.3: Entwicklung und Aufbau eines Polygonscansystems (Hochschule Mittweida) Für den angestrebten Durchsatz reicht eine konventionelle Strahlführung nicht aus. Es soll daher ein innovatives Strahlablenksystem zum Einsatz kommen, welches einerseits gemäß den Vorgaben der Laser- und Anlagensteuerung, andererseits hinsichtlich den geforderten Wiederhol- und Positioniergenauigkeiten und Strahleigenschaften den Prozessanforderungen gemäß angepasst und integriert werden muss. AP 1.5: Test der Anlage und Komponenten sowie deren Weiterentwicklung (ISE, Innolas-Solutions, Amphos, Hochschule Mittweida) Die Anlage soll am ISE aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Im Anschluss werden alle essentiellen Komponenten wie der Folienanleger, Laser und Scansystem getestet. Die Firmen werden die von ihnen beigestellten Komponenten begleitend zu den Tests bis zum Projektende anpassen und weiterentwickeln und mit Simulationen untersetzt analysieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Drucktechnologie-spezifische Pasten zur lokalen Kontaktierung von Hocheffizienz-Emittern und PERx-Zellrückseiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG durchgeführt. Entwicklung einer selektiv kontaktierenden Paste, die mittels Schablonen- und Extrusionsdruck aufgebracht werden kann. Die Arbeitsplanung umfasst die Hauptpunkte 'Materialentwicklung, Technologieentwicklung und den Transfer ins industrielle Umfeld'. Durch die systematische Auswahl und Charakterisierung von Kontaktsystemen soll eine selektive Kontaktbildung erreicht werden, welche die Rekombinationsverluste auf der Solarzellenvorderseite reduziert. Durch die gezielte Auswahl an Dispergiermitteln und oberflächenaktivierenden Netzmittel sollen die Pasten sowohl für den Sieb- bzw. Schablonendruck als auch für den Extrusionsdruck geeignet sein.
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