PHOTOVOLTAIK FORSCHUNG & ENTWICKLUNG BEI STIEBEL ELTRON

Transkript

1 WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG PHOTOVOLTAIK FORSCHUNG & ENTWICKLUNG BEI STIEBEL ELTRON Dr. Rüdiger Meyer, Leiter Technik Photovoltaik, Stiebel Eltron GmbH & Co. KG Emmerthal, 19. Juni 2009

2 GLIEDERUNG»Kurzvorstellung der Stiebel Eltron GmbH & Co. KG»Die Photovoltaik F&E-Abteilung bei Stiebel Eltron»Die Technologie der RISE-EWT Solarzelle»Entwicklungsschwerpunkte Zelltechnik (Beispiele)» Lasermaterialbearbeitung» Metallisierung» Moderne Produktionsverfahren»Neuartige Verbindungstechnik in der PV-Modulherstellung»Entwicklungsschwerpunkte Modultechnik (Beispiele)» Laserlöten» Neue Materialien» Moderne Produktionsverfahren»Zusammenfassung & Ausblick

3 KURZVORSTELLUNG STIEBEL ELTRON

4 DIE UNTERNEHMENSGRUPPE» STIEBEL ELTRON ist eine mittelständische Unternehmensgruppe» Inhaber: Frank und Dr. Ulrich Stiebel - die Söhne des Firmengründers Dr. Theodor Stiebel» Die Unternehmensgruppe beschäftigt rund Mitarbeiter» Umsatz der STIEBEL ELTRON Unternehmensgruppe in 2008 ca. 458 Mio

5 HAUPTSITZ DER GRUPPE IN HOLZMINDEN

6 PRODUKTIONSSTÄTTEN DEUTSCHLAND» Holzminden» Elektrogeräte, Anlagen- und Systemtechnik» Elektronische- und elektromechanische Bauteile / Regelungen» Mitarbeiter» Eschwege» Kunststoffteile und Kleinspeicher» 150 Mitarbeiter

7 INTERNATIONALE PRODUKTIONSSTÄTTEN Poprad (Slowakei) Ayutthaya (Thailand) Tianjin (VR China)» Poprad - Warmwasser-Speicher für ost-europäischen Markt und Asien» 450 Mitarbeiter» Ayutthaya - Kleindurchlauferhitzer und Shower Units für asiatischen und australischen Markt» 260 Mitarbeiter» Tianjin - Elektrische Raumheizgeräte für asiatischen und australischen Markt» 100 Mitarbeiter

8 WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG DIE PV F&E-ABTEILUNG BEI STIEBEL ELTRON

9 F&E-TEAM IN HOLZMINDEN Dr. Rüdiger Meyer Leiter TF / TFE 1) 1) TF - Technik Fotovoltaik TFE Technik Fotovoltaik Entwicklung Florian Bode Modul / Materialien NN Zelle / Material, Messtechnik Andreas Beck Modul / Prozesse & Konstruktion Katrin Weise Zelle / Nasschemie Lotte Ehlers Zelle / Metallisierung NN Zelle/Hochtemperatur, Beschichtung + 2 TA Zelle + 1 TA Modul NN Zelle / Fertigungsplanung Oliver Bast Produktmanagement NN Zelle/Laser Frank Grauer Modul / Fertigungsplanung Christian Göhmann Bachelor- Student Elke Reede Teamassistentin

10 ORGANIGRAMM BEREICH TF GF STE Leiter TF Leiter TFE Fertigung Zelle F&E Zelle F&E Modul Fertigung Modul 1 Fertigungsleiter Weise Beck 1 Fertigungsleiter 1 Fertigungsplaner Ehlers Bode 1 Fertigungsplaner 1 Fertigungssteuerer NN Laser NN TA 1 Fertigungssteuerer 16 Prozessingenieure NN HT/Besch. 6 Prozessingenieure 6 Wartungstechniker 5 Schichtleiter ca. 130 Operatoren NN Mat./Mess. NN TA NN TA 2 Wartungstechniker 3 Schichtleiter ca. 75 Operatoren

11 WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG DIE TECHNOLOGIE DER RISE-EWT SOLARZELLE

12 DIE RISE-EWT * -SOLARZELLE CHARAKTERISTISCHE MERKMALE n + - Emitter SiN x n + - Loch p-typ Si * RISE-EWT Rear Interdigitated Single Evaporation Emitter Wrap Through Emitterkontakt Basiskontakt Metallisierung

13 DIE RISE-EWT-SOLARZELLE ZELLPERFORMANCE 21,4 % Wirkungsgrad auf 92 cm² Zellfläche (Labor-Silicium) 19,7 % Wirkungsgrad auf 149,7 cm² Zellfläche (Produktions-Silicium) Quelle: ISFH

14 WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTE ZELLTECHNIK (BEISPIELE)

15 SCHLÜSSELPROZESS LASERMATERIALBEARBEITUNG Strukturieren der Oberfläche und Bohren von Löchern Schädigungsfreies lokales Abtragen isolierender Oberflächenschichten Quelle: ISFH Quelle: ISFH ursprüngliche Si-Oberfläche laserstrukturierte Si-Oberfläche EWT-Struktur lokale Kontaktöffnungen

16 SCHLÜSSELPROZESS METALLISIERUNG aluminiumbedampfte Rückseite des strukturierten Si-Wafers Quelle: ISFH Quelle: ISFH Trennung der Kontakte durch nasschemischen Ätzschritt Quelle: ISFH Quelle: ISFH

17 AKTUELLE ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTE ZELLE» Einseitige nasschemische Behandlung des Siliciumwafers» Einseitentextur» Einseiten-Ätzen» Alternative Verfahren zur Metallisierung» Alternative Abscheideverfahren» Galvanik» Laser-unterstütze Metallisierung» Schnelle Lasermaterialbearbeitung» Neue Strahlquellen» Schnelle Systeme» Waferhandling» Neue Prozesstechnologie» Inkjet

18 WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG NEUARTIGE VERBINDUNGSTECHNIK IN DER PV-MODULHERSTELLUNG

19 SCHLÜSSELPROZESS VERBINDUNGSTECHNIK IN DER MODULHERSTELLUNG Prototyp eines ATLAS*-Systems zum automatisierten Verschalten der RISE-EWT Solarzellen in der Modulherstellung *ATLAS Auflaminat-Laserlöten Quelle: ISFH Quelle: ISFH

20 WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTE MODULTECHNIK (BEISPIELE)

21 LASERLÖTEN ZUM VERSCHALTEN DER RISE- SOLARZELLEN IM MODUL» Parametervariation Quelle: ISFH» Charakterisierung der Lötstellen mittels unterschiedlicher Methoden» Langzeit-Stabilitätsuntersuchungen Quelle: VISCOM Quelle: ISFH

22 NUMERISCHE SIMULATION DES STRESS- VERHALTENS IM MODULVERBUND Quelle: ISFH Verteilung der Scherkräfte innerhalb eines Zellverbinders bei 40 C

23 UNTERSUCHUNG DER VERWENDETEN AUSGANGSMATERIALIEN Quelle: ISFH» Testlaminate aus unterschiedlichsten verfügbaren Modulmaterialien» Klimakammer-Zyklentests» Untersuchung der Teststrukturen auf unerwünschte Reaktionen der verwendeten Materialien

24 AKTUELLE ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTE MODUL» Verbindungstechnik für größere Zellflächen» Alternative Verfahren für die Verbindungstechnik» Suche nach alternativen Ausgangsmaterialien» Kosten- und qualitätsoptimierte Modulkonstruktion» Moduldesign für Gebäudeintegration

25 WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG AUSBLICK: FERTIGUNG VON SOLARZELLEN UND PV-MODULEN AM STANDORT HOLZMINDEN

26 PLANUNGSSTAND FERTIGUNG I Zellfertigung Logistikzentrum Infrastrukturanbindung Hauptwerk / Technik Anbindung Logistikzentrum Vormateriallager Zell-/Modulfertigung Administration / Labore Haupteingang Modulfertigung

27 PLANUNGSSTAND FERTIGUNG II Speicherfertigung Logistikzentrum

28 ZUSAMMENFASSUNG» Die Entwicklungsabteilung PV bei Stiebel Eltron stellt sich vor.» Es werden noch Fachleute gesucht.» Im Bereich Zelle werden neue Verfahren und Methoden zur Steigerung des Wirkungsgrades und Verringerung der Kosten entwickelt mit den Schwerpunkten Nasschemie, Laser und Metallisierung.» Im Bereich Modul konzentriert sich die Entwicklungstätigkeit auf die Verbindungstechnik und auf alternative Materialien.» Die Planung für eine Fertigung von RISE-Zellen und PV-Modulen am Standort Holzminden ist weit fortgeschritten

29 Danke für die Unterstützung des Landes Niedersachsen für die Förderung der F&E-Aktivitäten!