Forschung für neue Technologien und ihre Wechselwirkung mit der Industrie - vom Mittelständler zum Global Player

Transkript

1 Forschung für neue Technologien und ihre Wechselwirkung mit der Industrie - vom Mittelständler zum Global Player Dr. Hartmut Nussbaumer, centrotherm photovoltaics technology GmbH Dr. Daniel Biro, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme Helge Haverkamp, Universität Konstanz Dr. Karsten Bothe, Institut für Solarenergieforschung GmbH

2 Übersicht Geschichte der Photovoltaik in Deutschland Baseline - Prozess kristallines Silizium Technologie Plattform SOLPRO FAKT und Laser FAKT Entwicklung von thermischem Prozessequipment PV-TEC Die Entwicklung der Photovoltaik in der centrotherm Firmengruppe/ vom Mittelständler zum Global Player

3 Geschichte der Photovoltaik in Deutschland 1960+: Erste Grundlagenforschung 1974: Start der F&E Aktivitäten an der Universität Konstanz im Bereich Photovoltaik 1981: Gründung des Fraunhofer Instituts für Solare Energieforschung 1987: Gründung des Instituts für Solarenergieforschung durch das Land Niedersachsen 1990+: Start des industriellen Zeitalters; Anwendungsbezogene Forschung Beginn der starken Wechselwirkung zwischen Forschung und Industrie

4 Baseline Prozess Wirkungsgradentwicklung des Baseline Prozesses an der Universität Kontanz 10 x10 cm² Kontinuierliche Verbesserung im Wirkungsgrad zeitnahe Übertragung an die Industrie- erfolgreicher Technologietransfer

5 Baseline Prozess Universität Konstanz und Fraunhofer ISE in den 90er Jahren: Eta >15% Grundlage der heutigen Industriesolarzelle

6 SOLPRO SOLPRO I - V Beginn des Projektes Solpro I: 1995 Ziel: Beantwortung offener Fragestellungen im Bereich der Photovoltaikindustrie durch die Zusammenarbeit von Forschungseinrichtungen, Produzenten und Anlagenbauern Themen: Standardisierung Handhabungstechniken, Automatisierung Neue Depositionsverfahren Projektleitung: Fraunhofer ISE und Fraunhofer IPT Folgeprojekte Solpro II: 1997

7 SOLPRO SOLPRO - Projektführung Forschungsinstitute Expertenkreis Forschungsinstituten (2 Treffen pro Jahr) Solarzellenhersteller Modulhersteller Struktur des Expertengremiums Waferhersteller Anlagenhersteller Teilprojekt: Partner: Neu: Interdisziplinäre F&E Gruppen

8 SOLPRO SOLPRO - Ergebnisse Verbesserungen in der Handhabungstechnik von Solarzellen in der industriellen Fertigung Notwendigkeit der Automatisierung von Prozessen in Rohröfen Auswirkung der Waferdicke auf die Prozessierbarkeit Start für die Neuentwicklung von Inline Depositionsverfahren für Siliziumnitrid Kantenisolation mittels Laser oder durch einseitiges Ätzen, Ersatz des Plasmaätzverfahrens Starke und erfolgreiche Wechselwirkung der Forschung mit der Industrie

9 FAKT und Laser FAKT FMF ipe FAKT UKN ISE FAKT = Forschungsallianz kristalline Silizium Technologie Beginn Beginn des des Projektes: Projektes: Dezember Dezember Ziel: Kostenreduzierung für Solarzellen durch die Erhöhung des Wirkungsgrades in der industriellen Serienfertigung sowie die Reduzierung des Materialeinsatzes durch den Einsatz von dünneren Silizium- Scheiben für herkömmliche Solarzellen und die Entwicklung neuer Dünnschichttechnologien für Silizium- Solarzellen. Cluster Forschung Baden Württemberg Vorderseite (Siebdruckkontakte) und Rückseite (LFC-Kontakte) von 160 µm dünnen monokristallinen Silizium-Solarzellen

10 FAKT und Laser FAKT FMF ipe FAKT UKN ISE FAKT : Partner RWE Solar EKRA m+w zander centrotherm FMF ipe FAKT UKN ISE Solarfabrik sunways Haas RENA ACR

11 FAKT und Laser FAKT FMF ipe FAKT UKN ISE FAKT : Ergebnisse Monokristalle Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 18,1% bei einer Zelldicke von 160 µm und Laser- gefeuerten Kontakten Multikristalline Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 16% bei einer Zelldicke von 150 µm mit einer Aluminium Rückseite Siebdruck-VS oxidpassivierte LFC-RS Dünne, grossflächige mono-si-zelle mit nasschemischer Textur, Siebdruckfrontkontakten und LFC-Rückseite η=18,1 % auf 125x125x0,16 mm³ ISE FAKT Al Rückseite

12 FAKT und Laser FAKT Laser FAKT Beginn des Projektes: 2007 Ziel: Partner: Einsatz von Lasertechnologie zur Reduktion der Kosten von kristallinen Silizium Solarzellen in Euro pro Wp. FMF ipe FAKT UKN ISE

13 Entwicklung von thermischem Prozessequipment Hubschnurofen Projekt KoTrans Ziele: Inline Diffusion ohne metallische Kontamination Wafer Handling für Scheiben mit einer Dicke von 100 µm Ergebnis: Funktionierender Inline Diffusions Prozesses Wirkungsgrade von über 15% auf multikristallinem Silizium Erfolgreiche Umsetzung zu einem marktfähigen Produkt (bilaterales Projekt)

14 PV-TEC PV-TEC am Fraunhofer ISE PV-TEC Forschung an Produktionsanlagen mit Automatisierung. Analyse und Verifikation von Ergebnissen an statistisch signifikanten Stückzahlen. Das Automatisierungskonzept erlaubt die Durchführung von komplexen Experimenten, in denen verschiedene Parameter variiert werden. centrotherm Diffusions- und Oxidationsofen Automatisierte Technologieplattform: Ein Meilenstein für die industrienahe Forschung

15 Die Entwicklung der Photovoltaik in der centrotherm Firmengruppe/ vom Mittelständler zum Global Player 1976: Gründung der centrotherm Elektrische Anlagen GmbH + Co. KG seit 1979: Lieferung erster Photovoltaikprodukte durch die Centrotherm Elektrische Anlagen GmbH & Co. KG an namhafte Kunden, wie z.b. die Fraunhofer Gesellschaft (Deutschland) oder die Telefunken Systemtechnik GmbH (Deutschland) seit 2000: Gemeinsame Forschungsprojekte mit dem Fraunhofer ISE Einstieg in den asiatischen Markt Kooperationsvertrag mit der Universität Konstanz für Forschungsprojekte 2002 Erstausstatter namhafter Solarzellenproduzenten mit Schlüsselequipment Fortführung des Geschäftsbereichs Solarzellen durch die centrotherm photovoltaics solutions GmbH & Co. KG 2004 Engineering-Dienstleistungen im Bereich der Dünnschichttechnologie 2005 Gründung der centrotherm photovoltaics AG 2006 Bündelung der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten in der centrotherm photovoltaics technology GmbH 2007 Gründung der centrotherm photovoltaics Asia Pte. Ltd. in Singapur

16 Die Entwicklung der Photovoltaik in der centrotherm Firmengruppe/ vom Mittelständler zum Global Player Produkte: Turn-key Produktionsstätte für Solarzellen

17 Die Entwicklung der Photovoltaik in der centrotherm Firmengruppe/ vom Mittelständler zum Global Player Prozesse: PECVD SiN Beschichtung: Diffusion Trocknung und Sintern Thermische Prozesse und Beschichtungstechnologie gehören zu den Kernkompetenzen der centrotherm Firmengruppe

18 Die Entwicklung der Photovoltaik in der centrotherm Firmengruppe/ vom Mittelständler zum Global Player Kunden:

19 Die Entwicklung der Photovoltaik in der centrotherm Firmengruppe/ vom Mittelständler zum Global Player Für die Entwicklung der centrotherm Firmengruppe waren und sind die Kooperationen mit den Forschungseinrichtungen von großer Bedeutung. Die centrotherm photovoltaics AG wird die Zusammenarbeit mit den Forschungseinrichtungen über ihre Tochtergesellschaft die centrotherm photovoltaics technology GmbH intensivieren und ausbauen. Ziel: Technologische Spitzenposition durch Verstärkung der F&E Aktivitäten halten Bilaterale Projekte, Forschungscluster und Projekte mit interdisziplinärer Beteilung stellen erfolgreiche Projektstrukturen dar

20 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Spezieller Dank an die Co Autoren: Daniel Biro Helge Haverkamp Karsten Bothe