Fremme udbygningen af ​​solceller ved at reducere produktionstiden for højeffektive solceller med det halve

Når man producerer siliciumsolceller, er det vigtigt at have en høj gennemstrømning. Dette reducerer produktionsomkostningerne og afhjælper forsyningsflaskehalse, efterhånden som flere solcelleinstallationer bliver installeret i Tyskland og på verdensplan. Ledet af Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, er et konsortium af planteproducenter, metrologivirksomheder og forskningsinstitutioner kommet med et proof of concept for en innovativ produktionslinje med en gennemstrømning på 15.000 til 20.000 wafers i timen for at imødekomme dette behov . Dette repræsenterer det dobbelte af den sædvanlige gennemstrømning og skyldes forbedringer af flere individuelle procestrin.

Denne uges ottende verdenskonference om fotovoltaisk energikonvertering i Milano, Italien, vil se præsentationen af ​​detaljerede resultater fra forskningsprojektet.

"I 2021 blev 78% af alle siliciumsolceller produceret i Kina," forklarer Dr.-Ing. Ralf Preu, divisionsdirektør for PV-produktionsteknologi hos Fraunhofer ISE. "For at kunne implementere flere solcelleanlæg så hurtigt som muligt og for at gøre vores forsyningskæder mere robuste, bør Europa genetablere sine egne produktionscentre for højeffektive solceller. Ved at øge gennemløbet og gøre produktionsteknologien mere ressourceeffektiv, vi kan reducere omkostningerne betydeligt og frigøre bæredygtighedspotentiale, som vi vil være i stand til at udnytte takket være procesviden og ingeniørmæssig ekspertise."

Nye koncepter for siliciumsolcelleproduktion

Konsortiet undersøgte hvert trin i produktionen af ​​højeffektive siliciumsolceller for at optimere hele processen. Flere procestrin krævede nye udviklinger. "For nogle processer skulle etablerede produktionsarbejdsgange accelereres, andre processer skulle genopfindes fra bunden," forklarer Dr. Florian Clement, projektleder hos Fraunhofer ISE. "Sammenlignet med de tal, vi ser i øjeblikket, opnår de produktionssystemer, der er udviklet inden for projektets rammer, mindst det dobbelte af gennemløbet."

En af de nye udviklinger så forskerne implementere nyt on-the-fly laserudstyr, som kontinuerligt behandler waferne, mens de bevæger sig med høj hastighed under laserscanneren. Til metallisering af solceller introducerede konsortiet roterende serigrafi i stedet for den nuværende standardproces, flatbed-screenprint.

Stakdiffusion og oxidation

Solceller kræver forskelligt doterede sektioner, for eksempel hvor siliciumlag og metalkontakter mødes. Fraunhofer ISE-forskerne integrerede diffusionsprocessen, der blev brugt i denne sammenhæng, og den termiske oxidation af waferne i ét procestrin.

Wafers placeres ikke længere enkeltvis, men stables oven på hinanden for at blive behandlet i ovnen. Som et resultat heraf skaber oxidationsprocessen den endelige dopingprofil og opnår overfladepassivering, samtidig med at processens gennemløb øges med en faktor på 2,4.

Hurtigere inline ovnprocesser

Efter elektrodepåtrykket på solcellerne dannes elektrodernes kontakt med siliciumsolcellen på begge sider i inline-ovne. Standardovne ville have krævet et betydeligt større varmekammer for at øge gennemstrømningen på dette stadium.

I stedet installerede projektkonsortiet en tre gange hurtigere båndhastighed i ovnen og sammenlignede kvaliteten af ​​de sintrede solceller med nutidens standard. De var i stand til at øge gennemløbet betydeligt, uden at det gik på kompromis med solcellernes effektivitet.

Kontaktfri test og analyse af defekter

Til karakteriseringen af ​​de komplette solceller udtænkte konsortiet to koncepter. En kontaktløs metode og en metode med glidende kontakter blev implementeret for at gøre det muligt for fremtidige produktionslinjer at teste celler hurtigere.

Dette gør det muligt at holde en kontinuerlig hastighed på 1,9 meter i sekundet, mens man måler cellerne, hvor holdet demonstrerer stor målenøjagtighed for begge koncepter. Der er indgivet patent på den kontaktløse metode. + Udforsk yderligere

Solcelle i kontakt med begge sider sætter ny verdensrekord på 26 procent effektivitet