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
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 19.06.2009 1
KURZVORSTELLUNG STIEBEL ELTRON
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 3.000 Mitarbeiter» Umsatz der STIEBEL ELTRON Unternehmensgruppe in 2008 ca. 458 Mio. 19.06.2009 3
HAUPTSITZ DER GRUPPE IN HOLZMINDEN 19.06.2009 4
PRODUKTIONSSTÄTTEN DEUTSCHLAND» Holzminden» Elektrogeräte, Anlagen- und Systemtechnik» Elektronische- und elektromechanische Bauteile / Regelungen» 1.300 Mitarbeiter» Eschwege» Kunststoffteile und Kleinspeicher» 150 Mitarbeiter 19.06.2009 5
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 19.06.2009 6
WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG DIE PV F&E-ABTEILUNG BEI STIEBEL ELTRON
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 19.06.2009 8
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 19.06.2009 9
WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG DIE TECHNOLOGIE DER RISE-EWT SOLARZELLE
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 19.06.2009 11
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 19.06.2009 12
WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTE ZELLTECHNIK (BEISPIELE)
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 19.06.2009 15
SCHLÜSSELPROZESS METALLISIERUNG aluminiumbedampfte Rückseite des strukturierten Si-Wafers Quelle: ISFH Quelle: ISFH Trennung der Kontakte durch nasschemischen Ätzschritt Quelle: ISFH Quelle: ISFH 19.06.2009 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 19.06.2009 18
WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG NEUARTIGE VERBINDUNGSTECHNIK IN DER PV-MODULHERSTELLUNG
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 19.06.2009 20
WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTE MODULTECHNIK (BEISPIELE)
LASERLÖTEN ZUM VERSCHALTEN DER RISE- SOLARZELLEN IM MODUL» Parametervariation Quelle: ISFH» Charakterisierung der Lötstellen mittels unterschiedlicher Methoden» Langzeit-Stabilitätsuntersuchungen Quelle: VISCOM Quelle: ISFH 19.06.2009 22
NUMERISCHE SIMULATION DES STRESS- VERHALTENS IM MODULVERBUND Quelle: ISFH Verteilung der Scherkräfte innerhalb eines Zellverbinders bei 40 C 19.06.2009 23
UNTERSUCHUNG DER VERWENDETEN AUSGANGSMATERIALIEN Quelle: ISFH» Testlaminate aus unterschiedlichsten verfügbaren Modulmaterialien» Klimakammer-Zyklentests» Untersuchung der Teststrukturen auf unerwünschte Reaktionen der verwendeten Materialien 19.06.2009 24
AKTUELLE ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTE MODUL» Verbindungstechnik für größere Zellflächen» Alternative Verfahren für die Verbindungstechnik» Suche nach alternativen Ausgangsmaterialien» Kosten- und qualitätsoptimierte Modulkonstruktion» Moduldesign für Gebäudeintegration 19.06.2009 25
WARMWASSER ERNEUERBARE ENERGIEN KLIMA RAUMHEIZUNG AUSBLICK: FERTIGUNG VON SOLARZELLEN UND PV-MODULEN AM STANDORT HOLZMINDEN
PLANUNGSSTAND FERTIGUNG I Zellfertigung Logistikzentrum Infrastrukturanbindung Hauptwerk / Technik Anbindung Logistikzentrum Vormateriallager Zell-/Modulfertigung Administration / Labore Haupteingang Modulfertigung 19.06.2009 28
PLANUNGSSTAND FERTIGUNG II Speicherfertigung Logistikzentrum 19.06.2009 29
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. 19.06.2009 30
Danke für die Unterstützung des Landes Niedersachsen für die Förderung der F&E-Aktivitäten! 19.06.2009 31