Solarstromkosten senken ist das Ziel aller Solarzellenhersteller. Die angewandte Forschung kann hierzu mit neuartigen Zellkonzepten beitragen.
Multikristalline rückseitenkontaktierte MWT-Solarzelle. Modul-Prototyp aus sechzehn MWT-Solarzellen.
Wissenschaftler des Fraunhofer ISE haben in ihrer industrienahen Pilotfertigungslinie erfolgreich eine über die Rückseite kontaktierte multikristalline Solarzelle gefertigt, die nicht nur mit einem höheren Wirkungsgrad aufwartet, sondern auch mit einem neuen Erscheinungsbild.
Im Vergleich zur Herstellung von Standardsolarzellen sind es drei Prozessschritte, die das Konzept der MWT-Solarzelle ausmachen und ihr den Namen geben. MWT steht für »Metal Wrap Through«, ein Konzept, das die Vorderseitenkontakte teilweise auf die Rückseite verlegt und damit die Vorderseitenmetallisierung um fast die Hälfte reduziert. Zunächst werden per Laser Löcher in die Zelle gebohrt. Mit dem dann folgenden Siebdruckschritt zur Herstellung der Kontakte auf der Rückseite erfolgt gleichzeitig die Durchkontaktierung der Zelle. Dies geschieht, indem die Siebdruckpaste die zuvor erzeugten Löcher füllt und damit die elektrische Verbindung zur Vorderseite herstellt. Ein im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren geringer Mehraufwand entsteht bei der Isolation der Kontakte. Die rückseitige Kontaktierung der MWT-Solarzelle erfordert eine leichte Modifizierung des Standardverfahrens.
»Ein Mehraufwand, der sich durchaus lohnt«, so Dr. Ralf Preu, Abteilungsleiter für PV Produktionstechnologie und Qualitätssicherung am Fraunhofer ISE, »denn durch die Verringerung der Metallisierung auf der Zellvorderseite erzielen wir eine verminderte Abschattung und damit einen Stromgewinn, der zu einer deutlichen Wirkungsgradsteigerung führt«. Erste MWT-Zellen aus der Pilotfertigungslinie des Instituts erzielen mehr als 16% Wirkungsgrad und liegen bis zu einem halben Prozent über vergleichbaren siebgedruckten Standardsolarzellen, die aus demselben multikristallinen Material hergestellt wurden.
Auch in der Weiterverarbeitung zum Modul zeigt die MWT-Zelle große Vorteile. »Da wir keine Abschattungsverluste auf der Vorderseite mehr berücksichtigen müssen, können wir breitere Zellverbinder verwenden und so den erzeugten Strom verlustfreier abführen«, stellt Dr. Harry Wirth, Leiter der Gruppe Photovoltaische Module fest. »Gleichzeitig können wir die Zellen dichter packen, da der Zellverbinder nicht mehr von einer Seite auf die andere geführt werden muss«. Ein erstes am Fraunhofer ISE entwickeltes Demonstratormodul aus 16 MWT-Solarzellen erzielte einen Wirkungsgrad von 15%. Vergleicht man wiederum mit einem Modul aus Standardsolarzellen, entspricht dies einer Wirkungsgradsteigerung von mehr als einem halben Prozent.
Anfang September stellen die Freiburger Forscher diese erfolgreiche Neuentwicklung für die Fertigung industrieller Siebdrucksolarzellen auf der größten europäischen Photovoltaikkonferenz in Mailand vor.