Hoher Wirkungsgrad, hohe Erträge und tiefe Produktionskosten: Mit diesen drei Argumenten wird das Produktionsverfahren für hocheffiziente Solarzellen mit Heterojunction-Technologie (HJT) den Solarmarkt in Zukunft massgeblich beeinflussen. Ein erster grosser Meilenstein ist mit der Pilotanlage erreicht, die heute im Beisein von Frau Bundesrätin Doris Leuthard bei Meyer Burger Research, einer Tochter der Meyer Burger Gruppe, eingeweiht wurde. Die Pilotproduktion ist das Herzstück des breit angelegten Projekts Swiss-Inno HJT, das im Rahmen des Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprogramms des Bundesamts für Energie sowie vom Kanton Neuenburg gefördert wird.
Bundesrätin Leuthard würdigte das Projekt positiv: „Die heute eingeweihte Produktionsanlage ist ein gelungenes Beispiel der Zusammenarbeit zwischen fortgeschrittener Forschung und marktnaher Entwicklung und zudem ein Vorzeigeprojekt für die Innovationskraft der Schweiz im wachsenden Cleantech-Bereich. Der Standort Schweiz ist dank seiner industriellen und wissenschaftlichen Kompetenz bestens positioniert, um sich in einem schwierigen internationalen Umfeld zu behaupten.“
Auch der Neuenburger Regierungsrat Jean-Nat Karakash begrüsst das hoch innovative Projekt: „Wenn man bei Spitzentechnologien aus Forschungs- und Entwicklungsinstituten auf eine Zusammenarbeit mit der lokalen Industrie baut, können innovative Ideen schnell in Produkte umgesetzt werden. Die Meyer Burger Research, ehemals Roth & Rau Research, hat den richtigen Entscheid gefällt, als sie vor einigen Jahren diese Region als Standort für ihr Forschungs- und Entwicklungszentrum wählte.“
Grosses Marktpotenzial
Die Technologiegruppe Meyer Burger, die weltweit zu den führenden Ausrüstern der Photovoltaikindustrie zählt, will im Rahmen des Projekts die hocheffiziente HJT-Beschichtungstechnologie hinsichtlich Leistung, Prozess und Kosten optimieren und für die industrielle Volumenproduktion weiterentwickeln. Mit der Heterojunction-Technologie hat das Schweizer Unternehmen einen Trumpf im weltweiten Markt der Solarindustrie in der Hand. Denn die Technologie hat zwei entscheidende Vorteile: HJT-Zellen liefern höhere Solarstromerträge und das innovative Produktionsverfahren ermöglicht eine günstige Massenproduktion. Peter Pauli, CEO der Meyer Burger Gruppe, sagt: „Die industrialisierte Herstellung von Hochleistungssolarzellen ist das Kernstück einer Photovoltaik-Fertigung. Das Swiss-Inno HJT Projekt treibt die Weiterentwicklung einer zukunftsorientierten hocheffizienten Zelltechnologie voran. In Zusammenarbeit mit dem CSEM werden wir die wichtigen wirtschaftlichen Vorteile wie geringere Produktionskosten und gleichzeitig höheren Energiegewinne weiter optimieren und somit die Kosten von Solarenergie langfristig senken.“
Pilotanlage für Weiterentwicklung
Die Pilotanlage hat eine Produktionskapazität von 600 Kilowatt. Die produzierten Zellen werden zu Mo-dulen verbaut und in Labor und Feld geprüft. Gleichzeitig werden auf der Anlage neue Technologien entwickelt, welche die Solarzellen noch effizienter und die Produktion noch kostengünstiger machen. Daran arbeiten mehrere Partner gemeinsam, das PV-center des CSEM, die Meyer Burger Technology sowie ihre beiden Töchter Meyer Burger Research und PASAN.
„Das Projekt Swiss-Inno HJT ist beispielhaft für den Technologietransfer zur Industrie“ erklärt Christophe Ballif, VPdes PV-centers am CSEM. „Die Grundlagen für den innovativen Produktionsprozess sind am Institut de Microtechnique der EPFL in Neuenburg entwickelt worden. Mit der Meyer Burger Gruppe und Unterstützung des CSEM PV-centers konnten wir die Technologie rasch zur Industriereife bringen. Mit dem Projekt Swiss-Inno HJT kommen wir bei Innovation und Leistung von PV-Zellen einen bedeutenden Schritt weiter.“
Gelingen die weiteren Optimierungen, rechnen die Projektpartner mit einem Modulwirkungsgrad von 21 Prozent und Produktionskosten von weniger als 0,6 CHF/Wp.
Die HJT-Technologie
Die Silizium Heterojunction-Technologie besteht aus ultra-dünnen (einige Tausendstel Mikrometer) amorphen Siliziumschichten, die beidseitig auf einen monokristallinen Siliziumwafer gelegt werden. Damit entsteht ein Heteroübergang zwischen den beiden Siliziumarten, was der Technologie den Namen gab. HJT-Zellen erreichen einen Wirkungsgrad von mehr als 22 Prozent. Zudem sind die Effizienzeinbussen bei hohen Betriebstemperaturen im Vergleich zu anderen Zelltechnologien gering. Aus diesen Gründen liefern HJT-Module höhere Solarstromerträge.
Das von Meyer Burger und ETH Lausanne entwickelte Produktionsverfahren ermöglicht eine günstige Massenproduktion. Die Abscheidung der amorphen Siliziumschicht erfolgt mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD) und benötigt nur wenige Produktionsschritte. Das Verfahren arbeitet bei Temperaturen von 200 °C anstelle von über 700 °C wie bei herkömmlichen Prozessen. Das spart viel Energie und macht dünnere Siliziumwafer möglich, was wiederum den Materialbedarf senkt. Zudem wird deutlich weniger Silber für die Kontakte benötigt. Die Pilotlinie wird auch nach Abschluss des Projektes Swiss-Inno HJT als Schlüsselplattform für For-schung und Entwicklung dienen, um weiterhin einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess unter industrieähnlichen Bedingungen zu ermöglichen und neuen Innovationen zur Marktreife zu verhelfen. So soll der Wettbewerbsvorteil nachhaltig garantiert werden.
