Herausforderungen und Chancen der Heterojunction-Technologie Dirk Habermann

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1 Herausforderungen und Chancen der Heterojunction-Technologie Dirk Habermann

2 Meyer Burger / Agenda 1. Einführung 2. Hocheffizienz Heterojunction Technologie (HJT) 3. HJT und SWCT Modul-Technologie 4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie 5. LCOE Betrachtung 6. Zusammenfassung 2

3 1. Einführung niedrig low hoch high LCOE Warum Hoch-Effizienz Solarzellen & Module? PERC HJT SWCT Heutige Technologie-Dreieck Thin Film IBC Main stream Technologie niedrig Efficiency hoch LCOE Levelized Cost of Electricity 3

4 1. Einführung niedrig low hoch high LCOE Warum Hoch-Effizienz Solarzellen & Module? PERC HJT SWCT Heutige Technologie-Dreieck Thin Film IBC Main stream Technologie Niemand möchte hier sein! niedrig Efficiency hoch LCOE Levelized Cost of Electricity 4

5 1. Einführung Evolutionäre Trends in Si-basierender Solarzellen Technologie 5

6 1. Einführung Evolutionäre Trends in Si-basierender Solarzellen Technologie 6

7 2. Hocheffizienz Heterojunction Technologie (HJT) HJT Bifacial Design HJT ist per se eine bifaziale Zellstruktur HJT- Bifazial Vorder- und Rückseite mit gleichem Effizienzpotential Exzellentes Schwachlichtverhalten ist sehr vorteilhaft für bifazialen Betrieb Keine zusätzlichen Prozessschritte für Bifazialität Gleiche Produktionskosten für mono- und bifazial HJT Zellen PID frei LID frei 7 7 confidential

8 2. Hocheffizienz Heterojunction Technologie (HJT) Aktueller Status HJT Zell-Effizienz 23.3% auf 6 ps CZ wafer Bifacial BB-less Zelldesign für SmartWire 239cm² CZ eff=23,3% V oc =736,7mV FF=81.3% J sc =38.64mA/cm² Roth&Rau HJT Demoline Jsc[mA/cm2] 0,742 Voc[V] 39,0 38,9 38,8 38,7878 0,740 0,738 0, ,7 0,736 38,6 81 FF[%] 0,734 23,2 Eff[%] ,0 79, , ,8 22,6 22,4 8 subject to change, confidential

9 3. HJT und SWCT Modul-Technologie Meyer Burger / Modul-Konzepte für Siliziun basierende Solarzellen Glas - Back sheet Bus-bar Zellverbindung Rückseiten Verbindung Neu Draht-Verbindung Glass-Glas Ungerahmte Module Gerahmte Module Spezial Anwendungen 9

10 3. HJT und SWCT Modul-Technologie Meyer Burger / Modul-Konzepte für Siliziun basierende Solarzellen Glas - Back sheet Bus-bar Zellverbindung Rückseiten Verbindung Neu Draht-Verbindung Glass-Glas Ungerahmte Module Gerahmte Module Spezial Anwendungen Von besonderer Bedeutung für die HJT Technologie 10

11 3. HJT und SWCT Modul-Technologie Besondere Anforderungen an die Modultechnologie HJT- Bifazial Verkapselung Feuchtigkeitsempfindlichkeit von Indium Zink Oxid (ITO) Lösung: TPO ersetzt EVA Metallisierung Kombination von Zellverbinder und niedrig Temperatur Ag- Kontaktpaste (max. Temperatur rund 200 C). Herstellung eines sicheren Kontaktes auf basis eines niedrig Temperaturprozesses confidential

12 3. HJT und SWCT Modul-Technologie Meyer Burger / Zellverbindung von HJT Solarzellen SWCT/HJT Temperatur- Zyklustest Stabile Module mit 1-2% Leistungsverlust nach 800 Zyklen Damp heat Test Nahezu verlustfrei bei 4000h Nicht jedes Verfahren ist geeignet HJT Zellen im Modul zu verbinden. Löt- und verschieden Klebeverfahren zeigen teilweise starke Limitierungen 12

13 3. HJT und SWCT Modul-Technologie Evolution der Zellverbindung??? Zelle mit 3 bb Zelle mit 5 bb Zelle mit SWCT Ansteigende Modulleistung Abnahme Ag-Verbrauch auf Solarzellen Level Reduktion Metallisierungskosten 13

14 3. HJT und SWCT Modul-Technologie Norm. Wert (%) Evolution der Zellverbindung 250,0% Kumulierte Metallisierungskosten von Ag (Solarzelle) und Legierung der Zellverbindung Modul Power* 200,0% 150,0% 100,0% 50,0% 0,0% Standard BSF PERC HJT 3 BB Ref. 5 BB SWCT *Leistungsmessung nur Vorderseiten Rückseite Schwarz Ohne Bifazial Effekt 14

15 3. HJT und SWCT Modul-Technologie Vergleich Standard Bus Bar Technologie und SWCT Technologie Busbar Technologie SWCT Technologie Image from: ISFH Inaktive Zellfläche durch Bruch Gesamte Zellfläche aktiv nach Bruch SWCT Kontaktmatrix Kein negativer Einfluss durch Zellbruch Geringere Degradation über den Modullebenzyklus und bei extremer mechanischer Belastung Meyer Burger /

16 3. HJT und SWCT Modul-Technologie Rekord Modul Mono-fazial Messung 327 Wp 16

17 4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie Meyer Burger / Ergebnisse aus Feldmessungen mit fixierten und 2 Achsen Tracking Referenz: 72 cell Tier1 mc-si Modul 315 Wp monofazial (Glas Backsheet) MB Gen2: 60cell HJT bifazial, SWCT & MB HJT. Glas-Glas ca. 290 Wp (nur Vorderseiten Effizienz ohne bifazial Effekt, ca. 300 W mit weißem Backsheet. Durchschnittliche Albedo ca. 10 % 17

18 4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie Meyer Burger / Ergebnisse aus Feldmessungen mit fixiertem und 2 Achsen Tracking Referenz: 72 Zellen Tier1 mc-si Modul 315 Wp monofacial, MB Gen2: 60 Zellen HJT bifacial, SWCT&HJT generation 2. Alle Werte sind auf das Referenzmodul normiert. 18

19 4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie Meyer Burger / Ergebnisse aus Feldmessungen mit fixiertem und 2 Achsen Tracking (normiert auf W/Wp) Modul-Nennleistung Sonnenaufgang Sonnenuntergang Gegenüber Standard Modulen profitieren Bi-fazial Module stärker vom Tracking Modus 19

20 4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie Leistungsgewinn (%) Meyer Burger / Ergebnisse aus Feldmessungen mit fixiertem und 2 Achsen Tracking 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% Vergleich HJT bifacial zu Mono Standard (normiert auf Wh/Wp) HJT Bifaz. / Mono Ref. 2axis HJT Bifaz. / Mono Ref. fix 10% 5% 0% 08:00 09:40 11:20 13:00 14:40 16:20 20

21 5. LCOE Betrachtung Einfluss der Moduleffizienz auf den LCOE Wert PERC / SWCT HJT monofacial / SWCT HJT bifacial / SWCT Module eff. (%) 17,64 19,20 19,20 + 5% Bi-fazial Einstrahlung 20, % Bi-fazial Einstrahlung 21,12 +15% Bi-fazial Einstrahlung 21,41 PERC HJT Mono-fazial 327 W bi-facial Rekord Modul HJT/SWCT 2015 HJT bifacial +15% rear illumination Europa, Teile USA S-Europa, Asien Arabien, Zentr. Afrika LCOE source: Manufacturing the solar future ed MB SWCT/HJT bi-fazial Module zeigen eine excelente LCOE 21 confidential

22 5. LCOE Betrachtung Einfluss der Moduleffizienz auf den LCOE Wert *Standard Technologie Modifiziert aus P.Verlinden 2014 Stromgestehungskosten in /kwh Quelle: Fraunhofer ISE 2013 PV klein PV gross Wind Onshore Wind Biogas Braun Offshore Kohle Stein Kohle GuD Erdgas Zielbereich * Al-BSF & PERC (mono/multi)

23 5. LCOE Betrachtung Einfluss der Moduleffizienz auf den LCOE Wert *Standard Technologie Modifiziert aus P.Verlinden 2014 Stromgestehungskosten in /kwh Quelle: Fraunhofer ISE 2013 Bifazial HJT/SWCT PV klein PV gross Wind Onshore Wind Biogas Braun Offshore Kohle Stein Kohle GuD Erdgas Zielbereich * Al-BSF & PERC (mono/multi)

24 6. Zusammenfassung Meyer Burger / Heterojunction Technologie (HJT) ist eine Solarzellen Technologie, die Bifazialität und Effizienz auf höchstem Niveau erreicht 2. HJT Technologie stellt besondere Anforderungen an die Verbindungstechnologie im Modul. Innovative Verbindungstechnologien -wie SWCT- sind erforderlich 3. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie belegen höchste Performance der HJT Technologie 4. HJT in Kombination mit SWCT ermöglichen bereits heute LCOE Werte auf dem Niveau der Braunkohlebasierenden Energiegestehungskosten 24

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