Maschinenbauer entwickelt kostengünstige Produktionsanlage für Dünnschicht-Module
Berlin, 17. März 2014 – Nach dreijähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit hat die Manz AG, einer der weltweit führenden Hightech-Maschinenbauer, unter dem Dach der Innovationsallianz Photovoltaik das Projekt CIGSfab erfolgreich beendet. Dieses hatte zum Ziel, die Herstellung von Dünnschicht-Modulen erheblich zu verbessern und preiswerter zu machen. „Mit den im Forschungsprojekt CIGSfab neuentwickelten Maschinen und optimierten Prozessen können wir die Herstellungskosten von Dünnschicht-Modulen um rund 10 Prozent reduzieren“, sagt Bernhard Dimmler von der Manz Gruppe, der das Forschungsprojekt koordiniert.
Der Photovoltaik-Markt wird derzeit überwiegend von kristallinen Siliziummodulen geprägt, die bislang über einen höheren Wirkungsgrad verfügen. Dünnschicht-Module zeichnen sich aber durch einen besonders geringen Materialeinsatz und eine kostengünstige Fertigung aus. Im Gegensatz zu kristallinen Silizium-Solarzellen wird bei der Herstellung von CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen die Halbleiterverbindung bestehend aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen auf ein Glassubstrat aufgedampft. Zusammen mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) ist es den Manz-Experten nun unter anderem gelungen, die Geschwindigkeit der Beschichtungsprozesse bei der Modulproduktion zu verdoppeln und den Materialaufwand bei der Beschichtung weiter zu reduzieren. „Durch das Forschungsprojekt CIGSfab macht die Dünnschicht-Photovoltaik im Kopf-an-Kopf-Rennen hinsichtlich des Wirkungsgrads mit kristallinen Solarmodulen weiter Boden gut, und das bei deutlich geringeren Herstellkosten“, erklärt Dimmler.
Das Forscherteam drehte mit seiner Arbeit an drei Stellschrauben: Produktivität, Qualität und Kosten der Herstellung bei CIGS-Modulen. So wurde der Abscheideprozess für die CIGS-Schicht um den Faktor 2 gesteigert, so dass in einer großen Fabrik nur noch die Hälfte der Produktionsanlagen benötigt wird. Die Abscheidung der Pufferschicht, die bisher im Einzelprozessverfahren erfolgte, wurde zu einem Durchlaufprozess weiter entwickelt. Somit wird erstmalig eine kontinuierliche Prozessführung möglich. Die Anlagenkosten sind zugleich etwa halbiert worden. Außerdem konnte der Modulwirkungsgrad durch die Ausweitung des Einsatzes von Lasertechnik anstelle mechanischer Strukturierungsschritte um 0,5 Prozentpunkte verbessert werden – in der Photovoltaik ist das ein kleiner Quantensprung.
Das Forscherteam drehte mit seiner Arbeit an drei Stellschrauben: Produktivität, Qualität und Kosten der Herstellung bei CIGS-Modulen. So wurde der Abscheideprozess für die CIGS-Schicht um den Faktor 2 gesteigert, so dass in einer großen Fabrik nur noch die Hälfte der Produktionsanlagen benötigt wird. Die Abscheidung der Pufferschicht, die bisher im Einzelprozessverfahren erfolgte, wurde zu einem Durchlaufprozess weiter entwickelt. Somit wird erstmalig eine kontinuierliche Prozessführung möglich. Die Anlagenkosten sind zugleich etwa halbiert worden. Außerdem konnte der Modulwirkungsgrad durch die Ausweitung des Einsatzes von Lasertechnik anstelle mechanischer Strukturierungsschritte um 0,5 Prozentpunkte verbessert werden – in der Photovoltaik ist das ein kleiner Quantensprung.