Förderprojekt CIGSfab: Maschinenbauer verringert Herstellungskosten mit neuentwickelten Maschinen um 10 Prozent
Nach dreijähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit hat die Manz AG, einer der weltweit führenden Hightech-Maschinenbauer, unter dem Dach der Innovationsallianz Photovoltaik das Projekt CIGSfab erfolgreich beendet – mit dem Ziel, die Herstellung von Dünnschicht-Modulen erheblich zu verbessern und preiswerter zu machen. „Mit den im Forschungsprojekt CIGSfab neuentwickelten Maschinen und optimierten Prozessen konnten wir die Herstellungskosten von Dünnschicht-Modulen um rund 10 Prozent reduzieren“, sagt Bernhard Dimmler von der Manz Gruppe, der das Forschungsprojekt koordiniert hat.
Der Photovoltaik-Markt wird derzeit überwiegend von kristallinen Siliziummodulen geprägt, die bislang über einen höheren Wirkungsgrad verfügen. Dünnschicht-Module zeichnen sich aber durch einen besonders geringen Materialeinsatz und eine kostengünstige Fertigung aus. Im Gegensatz zu kristallinen Silizium-Solarzellen wird bei der Herstellung von CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen die Halbleiterverbindung bestehend aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen auf ein Glassubstrat aufgedampft. Zusammen mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) ist es den Manz-Experten nun unter anderem gelungen, die Geschwindigkeit der Beschichtungsprozesse bei der Modulproduktion zu verdoppeln und den Materialaufwand bei der Beschichtung weiter zu reduzieren. „Durch das Forschungsprojekt CIGSfab macht die Dünnschicht-Photovoltaik im Kopf-an-Kopf-Rennen hinsichtlich des Wirkungsgrads mit kristallinen Solarmodulen weiter Boden gut, und das bei deutlich geringeren Herstellkosten“, erklärt Dimmler.
Drei Stellschrauben: Produktivität, Qualität und Kosten
Das Forscherteam drehte mit seiner Arbeit an drei Stellschrauben: Produktivität, Qualität und Kosten der Herstellung bei CIGS-Modulen. So wurde der Abscheideprozess für die CIGS-Schicht um den Faktor 2 gesteigert, so dass in einer großen Fabrik nur noch die Hälfte der Produktionsanlagen benötigt wird. Die Abscheidung der Pufferschicht, die bisher im Einzelprozessverfahren erfolgte, wurde zu einem Durchlaufprozess weiter entwickelt. Somit wird erstmalig eine kontinuierliche Prozessführung möglich. Die Anlagenkosten sind zugleich etwa halbiert worden. Außerdem konnte der Modulwirkungsgrad durch die Ausweitung des Einsatzes von Lasertechnik anstelle mechanischer Strukturierungsschritte um 0,5 Prozentpunkte verbessert werden – in der Photovoltaik ist das ein kleiner Quantensprung.
Das Vorhaben hat mehr als 12 Millionen Euro gekostet. Die Hälfte davon hat die Manz AG übernommen. Die andere Hälfte hat das Bundesumweltministerium (BMUB) beigesteuert.
Im Rahmen der Innovationsallianz Photovoltaik fördern das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit mehr als 100 Millionen Euro seit 2010 Forschungs- und Entwicklungsvorhaben deutscher Solarunternehmen und Forschungseinrichtungen. Die deutsche Solarbranche plant im Gegenzug Investitionen in geschätzter fünffacher Größenordnung in die Umsetzung der Ergebnisse in Deutschland. Ziel ist es, die Forschungsanstrengungen im Bereich der Photovoltaik zu bündeln, die internationale Wettbewerbsfähigkeit zu sichern und den Innovationsvorsprung deutscher Photovoltaik-Unternehmen weiter auszubauen. Die Projekte werden im Verbund von Photovoltaik-Herstellern, Ausrüstern, Anlagenbauern und Forschungseinrichtungen durchgeführt. Insgesamt fördern das BMUB und das Bundesforschungsministerium (BMBF) in der Innovationsallianz Photovoltaik derartige Zusammenschlüsse von Herstellern, Anlagenbauern, Ausrüstern und Forschungseinrichtungen mit einem Gesamtvolumen von mehr als 100 Millionen Euro. Auf der Internetseite der Allianz präsentieren sich die Forscherteams und beschreiben ihre Projekte.
->Quelle(n): innovationsallianz-photovoltaik.de/allgemein; innovationsallianz-photovoltaik.de; innovationsallianz-photovoltaik.de/projekte;