In Zusammenarbeit mit niederländischen und deutschen Industriepartnern entwickelt TNO ein Tandem-Solarmodul, das für eine baldige Markteinführung geeignet ist. Das Tandem-Solarmodul besteht aus übereinanderliegenden monolithischen Perowskit-/Silizium-Solarzellen. Diese Anwendung kann höhere Wirkungsgrade erzielen als die derzeitigen Silizium-basierten Solarmodule. Dies führt zu mehr Leistung pro Quadratmeter und geringeren Kosten pro kWh. FIT4Market, ein vierjähriges Forschungsprojekt, das von der niederländischen Unternehmensagentur (RVO) gefördert wird, soll dazu beitragen, die CO2-Reduzierung bis 2030 voranzutreiben und damit die nationalen Klimaziele zu unterstützen. Darüber hinaus ist es ein weiterer Schritt, um die PV-Produktion nach Europa zurückzuholen und eine wettbewerbsfähige PV-Lieferkette wieder aufzubauen.
In der Regel steigt der durchschnittliche Wirkungsgrad von PV-Modulen um 0,5 % pro Jahr. Dies führt zu einer kontinuierlichen Senkung des Preises pro kWh der PV-Energieerzeugung. Der Wirkungsgrad herkömmlicher PV-Module auf Siliziumbasis wird jedoch in drei bis fünf Jahren seine technologische Grenze erreichen. Es wird zunehmend kostspieliger werden, diesen positiven Trend aufrechtzuerhalten, der zwangsläufig an Dynamik verlieren wird. Hohe Umwandlungseffizienz, Kosteneffizienz und geringere CO2-Bilanz sind für Europa aus zwei Gründen besonders wichtig. Einerseits aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit geeigneter Flächen für die Installation von Photovoltaikanlagen und der hohen Kosten für Grundstücke. Andererseits aufgrund der Klimaziele der EU und der gesellschaftlichen Sensibilität für den Klimawandel, die den Übergang zu nachhaltiger Energie vorantreiben.
Tandemgeräte für höhere Wirkungsgrade
Tandemzellen können aufgrund einer verbesserten Ausnutzung des Sonnenspektrums einen höheren Wirkungsgrad erzielen als Solarzellen mit einem einzigen Übergang. Die derzeit aufkommenden Tandemzellen kombinieren kommerzielle Siliziumtechnologie für die untere Zelle mit Perowskit-Technologie als zusätzliche Schicht. Perowskit bietet eine hocheffiziente Umwandlung von ultraviolettem und sichtbarem Licht und eine ausgezeichnete Transparenz für nahes Infrarotlicht. Das Projekt zielt darauf ab, einen vereinfachten Ansatz für die Tandemtechnologie zu entwickeln, um die Markteinführung zu beschleunigen. Dabei wird auf den bisherigen Erfahrungen der Partner aufgebaut und die Komplexität der Verarbeitung minimiert. „Das Ziel des gemeinsamen Forschungsprojekts FIT4Market ist es, Best-Practice-Verfahren für die Entwicklung von Zwei-Terminal-Zellen unter Verwendung von Perowskit- und Siliziumzellen zu ermitteln. Damit sollen Tandem-Module mit wettbewerbsfähigen Stromgestehungskosten und branchenführender Zuverlässigkeit und Leistung entwickelt werden“, sagt Jörg Müller, Leiter der Zellforschung und -entwicklung bei Qcells. „Qcells wird sein Know-how im Bereich Siliziumzellen in das Projekt einbringen, wobei unser Benelux-Team die Feldtests zur Messung der tatsächlichen Energieeffizienz und des Ertrags überwachen wird.“
Maarten Ribbens, Leiter Benelux, sagte: „Die aktuelle Marktposition von Qcells ist das Ergebnis eines tiefgreifenden Verständnisses des adressierbaren Marktes und der Kundenbedürfnisse. Wir sind sehr begeistert und freuen uns, Teil dieses Konsortiums zu sein, um die Entwicklung dieser neuartigen Solartechnologie zu unterstützen.„
TNO entwickelt seine Tandemtechnologie seit 2016, und eine Handvoll Industriepartner hoffen, diese Technologie schließlich in der Massenproduktion einsetzen zu können. Die Tandem-PV-Modultechnologie muss jedoch noch in relevantem Maßstab weiterentwickelt werden, bevor sie für die Markteinführung bereit ist.
„Die in diesem Projekt verwendete monolithische Tandemzellentechnologie basiert auf handelsüblichen PERC-c-Si-Zellen mit planarer Vorderseite, wodurch die Komplexität im Umgang mit der Siliziumoberflächenstruktur vermieden wird. Die Module werden außerdem bifazial sein, um den Strom- und Energieertrag zu steigern. Darüber hinaus werden sie über eine Glas-Glas-Verkapselung verfügen, um die Perowskit-Zellen vor Feuchtigkeit zu schützen“, sagt Gianluca Coletti, TNO-Programmmanager für Tandemtechnologie und -anwendungen.
Eine neue Ära der Photovoltaik steht bevor
Das FIT4Market-Projekt wird bestätigen, dass das Tandemmodul auf Basis der derzeit verwendeten PERC-Bodenzellen industriell herstellbar, hinsichtlich Effizienz und Kosten wettbewerbsfähig und in puncto Stabilität konkurrenzfähig ist. Darüber hinaus werden Feldtests Daten liefern, um die Bankfähigkeit zu verbessern, und das Projekt wird auch mit den Endnutzern der neuen Technologie interagieren. Der niederländische PV-Markt ist aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Flächen in den Niederlanden und der Möglichkeit, gewerbliche Dachflächen optimal für die Stromerzeugung zu nutzen, besonders an innovativen Produkten interessiert. All dies wird die weitere Verbreitung der Technologie in Europa unterstützen. Es wird erwartet, dass dadurch die Energieumwandlungseffizienz von PV-Modulen über 300 Wp/m² erreichen kann (herkömmliche Module liegen heute im unteren Bereich von 200 Wp/m²).
Partnerbeitrag
Das FIT4Market-Konsortium vereint das Fachwissen und die Kenntnisse niederländischer und deutscher Organisationen. TNO fungiert als Koordinator des Projekts und wird großflächige Perowskit-Zellen auf Siliziumbasis weiterentwickeln. SMIT Thermal Solutions wird einen Modellrahmen für die weitere Skalierung auf die Multi-Wafer-Verarbeitung entwickeln. Ein siebgedruckter Top-Kontakt wird hinzugefügt. hinzugefügt. Dieser Perowskit-Prozess umfasst einen Schritt zur Abscheidung atomarer Schichten, der von Levitech beigesteuert wird. Qcells wird die unteren Zellen liefern, wobei Tempress und TNO Beiträge zur Emittertechnologie leisten werden. TNO wird eine industrielle Modulverbindung und -verkapselung anwenden, die mit den Anforderungen von Perowskit kompatibel ist. Yparex wird die Einkapselungsmaterialien optimieren, um eine optimale Kompatibilität mit den Eigenschaften des Perowskit-Materials zu erreichen. Darüber hinaus wird Qcells Benelux die Tandem-Laminate im Feld testen.
Das Projekt wird durch den Topsector Energy-Zuschuss des Ministeriums für Wirtschaft und Klimapolitik kofinanziert und von der niederländischen Unternehmensagentur (RVO) durchgeführt.
Über TNO (NL)
Die Niederländische Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung (TNO) ist eine unabhängige Forschungsorganisation. Wir verbinden Menschen und Wissen, um Innovationen zu schaffen, die die nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit der Industrie und das Wohlergehen der Gesellschaft fördern. Jetzt und in Zukunft. Gemeinsam mit unseren Partnern konzentrieren wir uns auf die gesellschaftlichen Herausforderungen einer sicheren, gesunden, nachhaltigen und digitalen Gesellschaft. Das ist unsere Mission, und das ist es, was uns, die über 3.500 Fachleute bei TNO, in unserer täglichen Arbeit antreibt.
Über Qcells (DE)
Qcells ist eines der weltweit führenden Unternehmen im Bereich saubere Energie und bekannt für seinen guten Ruf als Hersteller von leistungsstarken, hochwertigen Solarzellen und -modulen, sein Portfolio an intelligenten Speichersystemen und seine wachsende internationale Pipeline an groß angelegten Projekten im Bereich erneuerbare Energien. Qcells bietet außerdem Endkunden weltweit Dienstleistungen und Pakete im Bereich erneuerbare Energien an. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Seoul, Südkorea (Global Executive HQ) und Thalheim, Deutschland (Technology & Innovation HQ) und verfügt über verschiedene internationale Produktionsstätten in den USA, Malaysia, China und Südkorea.
Über Levitech (NL)
Levitech ist ein Hersteller von Produktionsanlagen für die PV-Industrie mit einem räumlichen ALD-System („Levitrack“) und für die IC-Industrie mit einem Rapid Thermal Processing-System („Levitor“). Neben der Passivierung von PERC-Zellen mit einer dünnen Al2O3-Schicht wurde kürzlich ein neuartiges Niedertemperaturverfahren für SnO2 auf dem räumlichen ALD-System Levitrack entwickelt, das als Zwischen- oder Pufferschicht in Tandem-Perowskit-Solarzellen verwendet wird. Eine erste Produktionsanlage mit dieser neuen Funktion wurde bei einem Kunden installiert.
Über SMIT Thermal Solutions (NL)
SMIT Thermal Solutions, Niederlande, ist ein Anbieter von maßgeschneiderten Anlagen für thermische Prozesse für starre und flexible Substrate. Die Kernkompetenzen von SMIT beschränken sich nicht nur auf die thermische Behandlung, sondern umfassen auch Beschichtungsprozesse. SMIT hat weltweit über 3000 Anlagen geliefert, darunter etwa 150 in der Solar- und Batterieindustrie. Der heutige Schwerpunkt liegt auf innovativen Lösungen für Dünnschicht-Solaranwendungen, wie beispielsweise der Abscheidung und thermischen Behandlung von Perowskiten auf Glas, flexiblen Materialien und c-Si-Zellen.
Über Tempress (NL)
Tempress ist ein niederländisches Unternehmen mit über 50 Jahren Erfahrung in der Entwicklung und Montage von Anlagen zur thermischen Behandlung von Halbleitern. Eine der Halbleiterbauelemente, für die diese Anlagen eingesetzt werden, sind Solarzellen, für die weltweit mehr als 1.000 Reaktoren installiert wurden. Im Rahmen des Projekts konzentriert sich Tempress in enger Zusammenarbeit mit TNO auf die Poly-Si-Abscheidung für die Boden-Zelle.
Über Yparex (NL)
Yparex mit Hauptsitz auf dem Chemelot Campus in Geleen, Niederlande, ist ein führender europäischer Anbieter von extrudierbaren Haftvermittlerharzen für eine Vielzahl von Hightech-Anwendungen. Dazu gehören Solarverkapselungsfolien, mehrschichtige Barriereverpackungsfolien, medizinische Folien, mehrschichtige Rohre, architektonische Wandverkleidungen sowie Drähte und Kabel.
Yparex hat seine Produktionsstätten auf dem Gelände seiner Muttergesellschaft The Compound Company B.V. in Enschede, Niederlande. Die Klebstoffharze von Yparex sind funktionalisierte extrudierbare Polyolefin-Compounds, die eine Verbindung zwischen Polyolefinen und einer Vielzahl von Substraten wie Polyamid, Ethylenvinylalkohol, Glas und Metallen herstellen.
Über Qcells BENELUX (NL)
Das Team von Qcells Benelux unterstützt die Vertriebs- und Marketingaktivitäten von Qcells in der Benelux-Region und verfügt über ein hochmodernes Vertriebsbüro sowie ein erfahrenes Vertriebsteam mit fundiertem und vielfältigem Fachwissen in allen Märkten.
