Prozess- und Maßnahmenentwicklung für Leistungssteigerung und neue Materialien

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Roboter zur Zellstringaufnahme.

Im Modultechnologiezentrum (MTZ) in Schkopau können Solarmodule in allen Standard- und Sondergrößen bis 2.2m x 2.6m hergestellt werden. Zur Ausstattung zählen ein automatischer Tabber-Stringer (X3 von X-Cell Automation), ein automatisches Layup (USK), ein Industrielaminator (Meier Solar Solutions), ein Xenon Flasher (Berger) und eine Elektrolumineszenz (pi4). Die Entwicklung konzentriert sich auf die Reduktion der Stromgestehungskosten im Modul durch Leistungssteigerung (CTM), Kostensenkung (Material), Durchsatzerhöhung (Prozesse) oder Ausbeuteerhöhung (Prozesskontrolle).

Leistungen

Herstellung von Solarmodulen

Prozessentwicklung für neue Materialien

Entwicklung und Bewertung neuer Prozesse

Beispiele

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Roboter zur Zellstringablage.

Herstellung von Solarmodulen

Um Stromgestehungskosten in Solarmodulen zu reduzieren und gleichzeitig die Modulleistung zu erhöhen, arbeiten wir daran, optische und elektrische Verluste zu minimieren. Zur Steigerung des Modulertrags stehen zudem die Entwicklung verschattungsresistenter Verschaltungen, die Verbesserung der Lichteinkopplung und generell die Erhöhung der Modullebensdauer im Fokus unserer Forschungsdienstleistungen.
Im Hinblick auf die Modulherstellung tragen wir mit der Entwicklung neuer, kostengünstiger Materialien zu einer Reduzierung der Kosten und durch eine verbesserte Prozesskontrolle zu einer Vergrößerung der Ausbeute bei.

Infoblatt Modultechnologiezentrum

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Solarzellverlötung in IR-Löteinheit

CTM-Steigerung

Solarzellen werden zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zur einfachen Installation und Handhabung in Solarmodulen verschaltet und laminiert. Dabei reduzieren optische und elektrische Verluste die Leistung der Module. Durch das Halbieren der Solarzellen werden die Ströme in Zellen und Zellverbindern halbiert und die elektrischen Serienwiderstandsverluste reduziert. Auf diese Weise und durch eine geschickte Verschaltung der halben Zellen gelang es, Solarmodule mit 15 Watt mehr Leistung herzustellen. Ein Solarmodul mit 144 halben Zellen liefert 330 Watt, während die Leistung des entsprechenden Referenzmoduls mit 72 ganzen Zellen 315 Watt beträgt. Dies entspricht einer Leistungssteigerung von knapp 5%. Die zusätzliche Leistung wird dabei durch eine Reduktion der elektrischen Verluste und eine verbesserte Optik in den Solarmodulen erzielt. Im Freifeld haben Ertragsmessungen über zehn Monate gezeigt, dass die Module 3% an zusätzlicher Energie liefern. Die Neuentwicklung ist das Ergebnis eines einjährigen Projektes zwischen dem Solar Energie Research Institute of Singapore (SERIS) und dem Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP.

Infoblatt CTM-Charakterisierung

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Drittelzellenmodul.

Drittelzellenmodul

Das im Modultechnologiezentrum (MTZ) in Schkopau gefertigte Drittelzellenmodul des Fraunhofer CSP zeigt fünf Besonderheiten gegenüber herkömmlichen Modulen.
Durch geteilte Solarzellen reduzieren sich der Strom je Zelle und damit die Serienwiderstandsverluste in den Zellverbindern. Da die Serienwiderstandsverluste mit dem Quadrat des Stroms skalieren, können die Verluste durch das Halbieren der Zellen auf ein Viertel und durch das Dritteln der Zellen auf ein Neuntel reduziert werden.

Infoblatt Drittelzellenmodul

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Mikroskopie-Querschliff durch den Lötkontakt einer Solarzelle.

Analyse von Verbindungstechnologien

Mit Hilfe sowohl zerstörungsfreier als auch zerstörender Prüfverfahren können wir die Kontaktstellen werkstoffwissenschaftlich und mikrostrukturell bewerten und analysieren. Dabei ergänzen sich die Erfahrungen aus den Bereichen Mikroelektronik, Automotive, Leistungselektronik etc. mit Kompetenzen zur Bewertung der Kontaktzuverlässigkeit der Einzelverbindungsniveaus in der Aufbau- und Verbindungstechnik der Photovoltaik.

Infoblatt Aufbau- und Verbindungstechnik

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Tabber-Stringer mit Indukionslöteinheit.

Zellstring-Herstellung

Im Modultechnologiezentrum bieten wir die Möglichkeit zur Herstellung von Solarmodulen in Kleinserien und der Erprobung neuer Materialien und Fertigungsprozesse.
Mit der Verfügbarkeit eines Tabber-Stringers der neusten Gerätegeneration fertigen wir auf Kundenwunsch zugeschnittene Zellstrings (2-4 Busbars, Ganz-/ Halbzelle).

Infoblatt XCA_X3