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Solarzellen: Kristalle optimiert züchten und sägen

Der Markt für Photovoltaikanlagen ist hart umkämpft. Um höhere Wirkungsgrade zu erreichen und die Kosten zu senken, optimieren die Hersteller kontinuierlich die Produktionsprozesse. Das neue BINE-Projektinfo „Solarzellen günstiger produzieren“ (02/2017) stellt zwei verbesserte Produktionsverfahren vor. Das erste ermöglicht, quasi monokristallines Silizium mit deutlich geringerem Energieaufwand herzustellen und dabei ein sehr reines, hochwertiges Silizium zu erhalten. Das zweite senkt die Materialverluste, wenn der Siliziumblock in viele dünne Scheiben (Wafer) gesägt wird. Dank der neuen Sägetechnologie wird es möglich, aus der gleichen Menge Silizium mehr Wafer zu gewinnen.

Forscher haben ein neues tiegelfreies Kristallzüchtungsverfahren für quasi monokristallines Silizium entwickelt. Zellen aus diesem Material erreichen einen Wirkungsgrad von 21 %, der vergleichbar zu dem üblicher monokristalliner Standardzellen ist. Aber die Produktionskosten sind geringer als bei diesen. Auf dem Weg vom Silizium zum Solarmodul werden die Siliziumblöcke in dünne Wafer gesägt. Dabei hat sich ein neuartiger Diamantdraht mit speziell angepasster Kühlflüssigkeit bewährt. Damit war es möglich, die Wafer schneller und mit deutlich geringeren Materialverlusten zu sägen. Außerdem lässt sich mit diesem System die Waferdicke reduzieren, von derzeit 180µm auf künftig 100 µm.

Da die Silizium-Photovoltaik weit verbreitet ist, lassen sich optimierte Herstellungsprozesse zur Kristallisation und zum Wafering gut in bestehende Produktionslinien integrieren. Die SolarWorld Innovations GmbH (SWIN) hat das Projekt gemeinsam mit Partnern aus der Wissenschaft durchgeführt.

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