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Repairing of Photovoltaic Wafers and Solar Cells by Laser Enabled Silicon Processing

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Neue Solarzellen noch effizienter

EU-finanzierte Wissenschaftler entwickelten ein laserbasiertes Verfahren zur automatischen Reparatur fehlerhafter Photovoltaik (PV)-Zellen und -Wafer. Diese sollen zur Herstellung maßgeschneiderter kostengünstiger Solarmodule wiederverwendet werden.

Klimawandel und Umwelt

Derzeit besteht wachsender Bedarf an kleinformatigen, halbdurchsichtigen oder nach Kundenwunsch geformten PV-Zellen. Die Reparatur und anschließende Wiederverwendung fehlerhafter Solarzellen sollte der europäischen PV-Industrie einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Mit Förderung der EU konnten die Mitarbeiter des Projekts "Repairing of photovoltaic wafers and solar cells by laser enabled silicon processing" (REPTILE) die Technologien bereitstellen und die Methodologien herausarbeiten., die benötigt werden, um kostengünstig zu erwerbende Materialien (verschrottete Zellen und Wafer) in kleine, maßgeschneiderte und effiziente PV-Zellen und –Module zu verwandeln. Die angewandten Methodologien versprechen höhere Wirkungsgrade als die mit Standardsolarzellen produzierten Module. Das Konzept basiert auf einer automatischen Fehlererkennung und -klassifizierung bei Zellen der Klassen C und D. Aus diesen werden dann mithilfe automatischer Laserbearbeitung kleine Zellen der Klasse A hergestellt. Des Weiteren wird durch einen Algorithmus die optimale Zellgeometie ermittelt, um so einen maximalen Wirkungsgrad und minimale Materialabfälle zu erzielen. Der Prototyp des im Rahmen von REPTILE entwickelten Systems besteht aus einem kontaktlosen Lasersystem, mit welchem die nicht fehlerhaften Teile ausgeschnitten und isoliert werden. Fehlererkennungssystem und -software wurden entwickelt und dem Laserreparatursystem der nötige Automatisierungsgrad und das nötige Maß an Biegsamkeit verpasst. Eine weitere Schlüsselkomponente des Prototyps ist das automatische Charakterisierungssystem, das in das Lasersystem integriert ist. Eine wirkungsvolle Kombination aus Licht- und Wärmebildmessung zur Erkennung und Charakterisierung aller bedeutenden Fehler, dessen räumliche Auflösung hoch genug war, um durch das Reparatursystem verwendet werden zu können, wurde getestet. Des Weiteren wurde ein neuartiges Greifsystem entwickelt, um Zellen schon während der Sichtung auszusortieren und sie nach ihrer Reparatur und Umwandlung wieder an geeigneter Stelle in den Produktionsprozess einzugliedern. Indem sie den Projektprototyp verwendeten, lieferten die Projektmitglieder den Machbarkeitsnachweis für aus reparierten Solarzellen hergestellte Module und werteten die Effektivität des Reparaturprozesses aus. Die aus reparierten Zellen hergestellten Module erwiesen sich als ebenso leistungsstark und sogar noch leistungsstärker als herkömmliche Zellen der Klasse A. Mit diesem Projekt wird die bestehende Lücke zwischen dem europäischen PV-Markt und den kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMUs) erfolgreich geschlossen. Da Ausschusszellen und -wafer wieder verarbeitet werden, tun sich für KMUs neue Märkte auf.

Schlüsselbegriffe

Solarzelle, Laser, Photovoltaik, Photovoltaik-Wafer, Siliziumverarbeitung, Materialabfall

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