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Ultrakurzpuls-Laser steigern die Effizienz von Solarzellen
Bundesumweltministerium fördert Entwicklung von präziseren und kostengünstigeren Produktionsverfahren für Solarzellen mittels Ultrakurzpuls-Lasern an der Hochschule München
Solarenergie – unendlich verfügbar und umweltfreundlich, frei von CO2-Emissionen oder anderen Abgasen, unabhängig von Erdölexporten, geringer Verlust beim Energietransport durch dezentrale Photovoltaikanlagen. Doch die Kosten zur Herstellung von Solarzellen sind zurzeit noch zu hoch, um diese Technologie flächendeckend zum Einsatz zu bringen.
Deshalb fördert das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) am Laserzentrum Hochschule München (LHM) unter der Leitung von Prof. Heinz P. Huber ein Projekt zur Effizienzsteigerung des Produktionsprozesses von Solarmodulen. In Zusammenarbeit mit dem Unternehmen AVANCIS GmbH & Co. KG sollen die Solarmodule in der Herstellung kostengünstiger werden, gleichzeitig soll sich durch Erhöhung der Prozess-Reproduzierbarkeit ihr Wirkungsgrad erhöhen.
Mit knapp 870.000 Euro Fördersumme allein für die Münchner Wissenschaftler am LHM ist dies das größte öffentlich geförderte Einzelprojekt an der Hochschule München. Im Projekt wird mit Dünnschicht-Solarzellen aus Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) gearbeitet, die einen sehr geringen Materialverbrauch für die Absorberschicht aufweisen und in einem Durchlaufprozess effektiv produziert werden können. Der Produktionsprozess nutzt normales Fensterglas als Substrat. Im Vergleich zu anderen Dünnschicht-Solarzellen ist der Wirkungsgrad der CIS-Solarzellen hoch und erreicht mit einem Zellenwirkungsgrad von fast 20% und einem Modulwirkungsgrad von über 13% den konventioneller polykristalliner Silizium-Solarzellen.
Bislang führt die industrielle Strukturierung der Dünnschichten mit Nanosekunden-Lasern oder mit mechanischen Ritzwerkzeugen zur Schädigung der einzelnen Schichten. Bei Pikosekunden-Lasern hingegen, die bei dem Projekt am Laserzentrum Hochschule München vorwiegend verwendet werden sollen, ist die Dauer der Lichtimpulse so kurz, dass die einzelnen Schichten selektiv strukturiert werden können. So kann z.B. die obere Schicht aus dem transparenten Zinkoxid strukturiert werden, ohne die darunter liegende CIS-Schicht durch Wärmeeinwirkung zu zerstören.
In dem Projekt gilt es, die Prozessgeschwindigkeit für eine industrielle Anwendung zu verbessern und am Ende der Projektlaufzeit einen industrietauglichen Pikosekunden-Laserprozess in die Produktion zu implementieren.
Deshalb fördert das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) am Laserzentrum Hochschule München (LHM) unter der Leitung von Prof. Heinz P. Huber ein Projekt zur Effizienzsteigerung des Produktionsprozesses von Solarmodulen. In Zusammenarbeit mit dem Unternehmen AVANCIS GmbH & Co. KG sollen die Solarmodule in der Herstellung kostengünstiger werden, gleichzeitig soll sich durch Erhöhung der Prozess-Reproduzierbarkeit ihr Wirkungsgrad erhöhen.
Mit knapp 870.000 Euro Fördersumme allein für die Münchner Wissenschaftler am LHM ist dies das größte öffentlich geförderte Einzelprojekt an der Hochschule München. Im Projekt wird mit Dünnschicht-Solarzellen aus Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) gearbeitet, die einen sehr geringen Materialverbrauch für die Absorberschicht aufweisen und in einem Durchlaufprozess effektiv produziert werden können. Der Produktionsprozess nutzt normales Fensterglas als Substrat. Im Vergleich zu anderen Dünnschicht-Solarzellen ist der Wirkungsgrad der CIS-Solarzellen hoch und erreicht mit einem Zellenwirkungsgrad von fast 20% und einem Modulwirkungsgrad von über 13% den konventioneller polykristalliner Silizium-Solarzellen.
Bislang führt die industrielle Strukturierung der Dünnschichten mit Nanosekunden-Lasern oder mit mechanischen Ritzwerkzeugen zur Schädigung der einzelnen Schichten. Bei Pikosekunden-Lasern hingegen, die bei dem Projekt am Laserzentrum Hochschule München vorwiegend verwendet werden sollen, ist die Dauer der Lichtimpulse so kurz, dass die einzelnen Schichten selektiv strukturiert werden können. So kann z.B. die obere Schicht aus dem transparenten Zinkoxid strukturiert werden, ohne die darunter liegende CIS-Schicht durch Wärmeeinwirkung zu zerstören.
In dem Projekt gilt es, die Prozessgeschwindigkeit für eine industrielle Anwendung zu verbessern und am Ende der Projektlaufzeit einen industrietauglichen Pikosekunden-Laserprozess in die Produktion zu implementieren.
Weitergehende Informationen und weitere Bilder bei Prof. Dr. Heinz Huber, Laserzentrum Hochschule München: heinz.huber@hm.edu
Quelle:
Laserzentrum Hochschule München – PRESSE und KOMMUNIKATION
