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Aufbau und Betrieb eines Pilotzentrums für neuartige höchsteffiziente Solarzellen - PV SELECT

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Rentsch, Jochen

2016

Projektbericht - Abschlussbericht

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Beschreibung

Heutige industriell gefertigte großflächige Solarzellen erreichen in der Spitze Wirkungsgrade im Bereich nahe 19% auf multikristallinem sowie nahe 21% auf monokristallinem Siliziummaterial. Darüber hinausgehende Solarzellenkonzepte mit deutlich höherem Wirkungsgradpotential konnten mit Ausnahme der Rückkontaktsolarzellentechnologie von Sunpower, bislang nur im Labormaßstab entwickelt und demonstriert werden. Ein vielversprechendes innovatives Solarzellenkonzept stellen sogenannte selektive Kontakte dar. Mit einer Solarzelle basierend auf einem solchen selektiven Heteroübergang (amorphes Silizium auf kristallinem Siliziumwafer) konnte die Firma Panasonic im April 2014 mit 25,6% einen Wirkungsgrad-Weltrekord erzielen. Die Übertragung solcher Prozesstechnologien in ein industrielles Produktionsumfeld stellt hohe Anforderungen an

  • die Reinheit der Produktionsumgebung sowie
  • die Prozesssicherheit und
  • Prozessreproduzierbarkeit.

  • Im Rahmen des Projektes PV Select wurde die in Abbildung 1 dargestellte und für die Umsetzung oben erwähnter hocheffizienter Solarzellentechnologien notwendige Labor- Reinrauminfrastruktur geschaffen. Basierend auf den Reinheitsanforderungen der unterschiedlichen oberflächensensitiven nass- und trockenchemischen Ätz- und Beschichtungsschritte wurde das Labor in einen Bereich mit Reinraumklasse 1000 sowie in abgetrennte Wartungsbereiche mit niedrigerer Reinheitsstufe eingeteilt (Reinraumklasse 100 in Fläche innerhalb hellblauer Markierungslinie). Die Konzeption beinhaltete zudem ein entsprechendes Reinraum-taugliches Schleusensystem, mit dem sowohl Mitarbeiter als auch ein- und ausgehende Waren den geschützten Bereich betreten bzw. verlassen können. Bei der Planung und Umsetzung der Reinrauminfrastruktur wurde insbesondere darauf geachtet, für kritische Prozess- und Probenlagerungsbereiche eine besondere reine Umgebung zu schaffen und somit mögliche Kontaminationsquellen aus der Umgebungsluft auszuschließen bzw. zu minimieren. Die im Rahmen des Projektes zu integrierenden Großbeschichtungsanlagen (Anlagen selbst wurden über parallel laufende Förderprojekte beschafft) erforderten den Aufbau eines umfangreichen Gasver- und Entsorgungssystems, aufgrund der Gefährlichkeit der (teilweise in hoher Konzentration) eingesetzten Gase wie etwa Silan, Phosphin oder auch Diboran wurde des Weiteren eine umfangreiche Sicherheitstechnik installiert (Sicherheitsschränke, Gaswarn- und detektionssysteme, persönliche Schutzeinrichtungen).