Referenzen

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Produktionsmaschine zur Solarzellenverschaltung und verbesserter Modulmaterialien, um aus angepassten Rückkontaktsolarzellen kostengünstige bifaziale Module für Solarparks und farbige bifaziale Module für Spezialanwendungen herzustellen. Ein industriell umsetzbarer Stringprozess soll für Rückkontaktsolarzellen und die Entwicklung eines Aufrüstsatzes für eine klassische Stringeranlage identifiziert und implementiert werden.

Die Kosten und Folgen des Klimawandels werden uns immer mehr bewusst. Für Konzerne und Nationen weltweit ist es wichtig, nach sauberen Energielösungen und Innovationen zu suchen, die zur Dekarbonisierung beitragen können. Dazu hat das EU-finanzierte Projekt VIPERLAB die Perowskit-Photovoltaik als bedeutsame Technologie für die Zukunft der europäischen Photovoltaik ermittelt.

Die Projektpartner erstellen in diesem Projekt eine Machbarkeitsstudie, deren Ziel es ist, zu zeigen, dass die Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid, Wasser und Solarenergie im großtechnischen Maßstab möglich und wirtschaftlich ist.

Im Forschungsprojekt TruStable entwickeln wir datengetriebene und physikbasierte Modelle zur Vorhersage der Degradation von Perowskit-Silizium-Tandemzellen. Durch die Kombination von Zell- und Modulanalyse, beschleunigten Alterungstests, Feldversuchen und innovativer Mikroanalytik sollen Alterungsmechanismen frühzeitig erkannt und die Zuverlässigkeit der Technologie signifikant verbessert werden.

Architektonisch angepasste und individuelle Fassadenlösungen in Kombination mit ertragsoptimiert ausgerichteten Photovoltaikelementen sind eine vielversprechende Strategie, bisher ungenutzte Flächenpotentiale im urbanen Raum als alternative Marktsegmente für die Photovoltaik zu erschließen. Das Projekt SOLARcon zielt darauf ab, mit der Entwicklung von Funktionsmustern und Demonstratoren, zu erforschen, wie diese PV-Kleinmodule konzipiert und gerfertigt werden sollten.

Im Bereich ultrahochreiner Spezialmaterialien für die Mikroelektronik ist die Freiheit von metallischen Verunreinigungen in den Materialien von essenzieller Bedeutung, um die Qualität und Leistung der Endprodukte sicherzustellen. Besonders herausfordernd ist die Handhabung von sehr reaktiven Oligosilanen, für die in diesem Projekt angepasste Methoden mit ausreichend sensitiver Spurenanalytik entwickelt werden sollen, um sie auf metallische Verunreinigungen überprüfen zu können.

Im Projekt SelFi soll ein industrieller Herstellungsprozess zur Implementierung von lokalen passivierten Kontakten an der Zellvorderseite von Tunnel Oxide Passivated Contact (TOPCon) Siliziumsolarzellen entwickelt werden. Solch strukturierte passivierte Kontakte sollen anschließend auch für die Entwicklung von poly-Si passivierten Rückkontaktsolarzellen (IBC) nutzbar gemacht werden.

Die aktuelle Energiepolitik fordert hohe Installationen an PV-Anlagen in Wohn-/Industriegebieten. Aufgrund der Komplexität von Dächern und Gebäudeelementen (z. B. Schornsteine und Bäume) ist mit einer stärkeren Teilbeschattung von PV-Anlagen zu rechnen. Regelmäßige Teilverschattungen führen zu erheblichen Energieverlusten und höherer thermischer Belastung, was in Hotspots und Alterung der Polymere resultieren kann. Im Rahmen des SegmentPV-Projekts wird ein aktualisiertes hot-spot-freies (HSF) Modul entwickelt. Das Modul hat ein deutlich geringeres Hot-Spot-Risiko unter Teilverschattungsbedingungen und einen deutlich höheren Energieertrag, was zu niedrigeren Energiekosten führt.

Aufgrund der Anlagerung von Stäuben und anderen Verunreinigungen auf den Oberflächen von PV-Modulen oder Solarthermie-Spiegeln (CSP) kann es zu signifikanten Ertragsverlusten kommen. Um diese zu vermeiden, erfolgt üblicherweise eine regelmäßige Reinigung der Glasoberflächen. Durch die regelmäßige Reinigung ergeben sich hohe mechanische Belastungen der Glasoberflächen, welche heutzutage in der Regel mit Antireflexionsbeschichtungen versehen sind. Im Projekt „ROSE“ sollten definierte Prüfmethoden für die mit dem beschriebenen Problem zusammenhängenden Antireflexbeschichtungen und Reinigungsmethoden erarbeitet werden.

Wechselrichter sind die wesentliche Schlüsselkomponente zur Einspeisung der von den Solarmodulen erzeugten elektrischen Energie ins Stromnetz. Wie kann man Ausfälle und Störungen dieser Wechselrichter reduzieren? Dieser Frage geht das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS zusammen mit der DiSUN Deutsche Solarservice GmbH und der DENKweit GmbH im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekts »robStROM« nach.

Die Anzahl der installierten Photovoltaiksysteme ist in den letzten 10 bis 15 Jahren weltweit stark gestiegen. Doch mit zunehmender Betriebszeit unter harschen Umgebungsbedingungen zeigen sich vermehrt verschiedene Auffälligkeiten und Fehler in den Komponenten. Zellrisse und Mikrorisse (engl. Micro Cracks) in kristallinen Silizium PV-Modulen gehören zu solchen Auffälligkeiten und können die Modulperformance beeinträchtigen. Trotz verschiedener Fehlerkataloge und Klassifizierungen gibt es bisher keine allgemein anerkannten, verbindlichen Bewertungsmaßstäbe oder eine Prognose, die die Auswirkung auf den Energieertrag eines Systems beschreibt. Das Förderprojekt PV-Riss widmet sich dieser Aufgabe, um die normative Lücke zu schließen.

Die Digitalisierung der Photovoltaik wird durch fragmentierte Daten und fehlende Standards behindert. Ziel ist ein einheitliches Datenmodell mit interoperablen Schnittstellen, um Analyse und Optimierung über alle Lebensphasen zu ermöglichen. Der Lösungsansatz umfasst die Integration relevanter Domänen, die Entwicklung eines Datenrahmenwerks und den Einsatz KI-gestützter Verfahren für eine nachhaltige, vernetzte PV-Datenarchitektur.

Die Einführung neuer Materialien, Komponenten, Zell- und Moduldesignkonzepte sowie deren Einsatz in neuen Anwendungsbereichen führen immer zu Konsequenzen hinsichtlich der Modulzuverlässigkeit. Die Veränderungen in der PV-Produktion erfordern neue Charakterisierungs- und Prüfprozeduren, die diesen neuen Anforderungen gerecht werden müssen. In diesem Projekt wurden solche Prüfverfahren spezifisch weiterentwickelt unter den Aspekten der Qualitätsverbesserung sowie der erhöhten Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Kostenreduktion.

Photovoltaik-Module sind auf eine Lebensdauer von 25 Jahren ausgerichtet. Doch bereits nach vier bis acht Jahren weisen viele Module erste Schädigungen auf. Dies betrifft insbesondere die Rückseitenfolien der Module. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP arbeitet zusammen mit vier anderen Forschungsinstituten an einem verbesserten Prüfverfahren für diese Rückseitenfolien. Materialien und Verarbeitung werden dabei bei realen Betriebsbedingungen im Feld getestet, um eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren sicherzustellen.

In diesem Vorhaben wurde auf der Basis umfassender Untersuchungen eine Lösung für verlässliche Ertragsprognosen unter Berücksichtigung von Potential-induzierter Degradation (PID) sowie deren Regeneration erarbeitet. Der Schwerpunkt innerhalb des Teilvorhabens am Fraunhofer CSP lag bei der Vorhersage von Degradation und Regeneration unter Berücksichtigung von Witterung und der tageszeitlich schwankenden Spannungsbelastung.

Im Projekt NextTec wurden neue, evolutionäre und disruptive Technologieansätze zur Erreichung einer signifikanten Steigerung der Durchsatzraten für ihren Einsatz in der Silizium-Solarzellen-Produktion untersucht . Ziel des Projektes war die Identifikation, Evaluation und Selektion von Produktionstechnologien der nächsten Generation mit dem Potential für eine signifikante Steigerung der Durchsatzraten und den zukünftigen Einsatz in Gigawatt-skaligen Produktionsstätten.

Im Projekt 'OptiLearn' sollen neue Messmethoden für die in-line Anwendung in der Produktion von c-Si Solarzellen, kombinierte Messansätze bzw. verknüpfte Messketten sowie machine-learning basierte Datenkonzepte erforscht werden. Damit sollen neue Ansätze der Überwachungs-, Analyse- und Prognosetechniken für die Solarzellproduktion realisiert werden.

Eine automatisierte und messdatenbasierte Prozesssteuerung als neuer Weg zu einer Photovoltaik-Industrie 4.0: Mit einer industrienahen Plattform, die die Möglichkeit des Zusammenspiels von statistischer Qualitätskontrolle sowie neuen Ansätze zu daten-basierten Prozessanalysen bietet, will das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP technologische Entwicklungen in der internationalen Photovoltaik für wettbewerbsfähige Produktionsprozesse aus Deutschland vorantreiben.

Wachsende globale PV-Entwicklungen und -Implementierungen gehen einher mit einer zunehmenden Anzahl von IP-Problemen und Patentverletzungsklagen. Im Projekt IP-Schutz sollen hochauflösende Material- und Dünnschicht-Analytikmethoden für »next generation«-Solarzelltechnologien entwickelt und so zur Bewahrung des geistigen Eigentums deutscher und europäischer Marktteilnehmer beigetragen werden.

Im Rahmen des HoSSa Projektes sollte die nächste Generation von Zellteilungs- und Verbindungsprozessen für Streifen- und Schindelmodule entwickelt werden. Dabei ging es einerseits darum, alternative Zellformate für z.B. Sondermodulanwendungen in der Gebäude- und Fahrzeug-integrierten Photovoltaik im industriellen Maßstab verfügbar zu machen. Andererseits sollten neue effiziente und durchsatzstarke Verbindungstechnologien in der PV-Modulfertigung etabliert werden.