CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH


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Geförderte Projekte: 37


Entwicklung eines PV-Moduls mit Konformität zu EU-Normen mit Gültigkeitsbereich Mikroelektronik


Texturierte Siliziumoberflächen im Vergleich: links) Ergebnis mit Standardgemisch	rechts) Ergebnis mit biologisch abbaubarem Gemisch
Texturierte Siliziumoberflächen im Vergleich: links) Ergebnis mit Standardgemisch rechts) Ergebnis mit biologisch abbaubarem Gemisch

Projektidee

Durch den starken Preisdruck und Wettbewerb mit asiatischen PV-Herstellern erfolgt die Herstelltechnologie für PV-Module vorrangig unter Kostenaspekten. ähnliche Entwicklung gab es vor Jahrzehnten im Mikroelektronik- und Consumerelektronik-bereich sowie im Automobilsektor. Mittlerweile gelten hier wichtige EU-Richtlinien rund um Fragestellungen wie Einsatz umweltgefährdender Substanzen (z. B. restriction of the usage of hazardous substances: RoHS) und Umweltvorgaben zur Wiederverwertung, z. B. RRR (resusability, Recyclability and Recoverability) im Automobilbereich und WEEE (waste on electrical and electronic equipment) für den Elektronikbereich.

Der Aktionsradius der angesprochenen EU-Richtlinien wird beginnend zum Februar 2014 mit Umweltvorschriften zum Modulrecycling auch auf die PV-Industrie erweitert wird.
Dieser Trend war Grund genug, bisherige Modulaufbauten und -herstelltechnologien unter den Rahmenbedingungen der EU-Richtlinien aus der Mikroelektronik unter die Lupe zu nehmen, Tangenten aufzuzeigen, Technologien für eine umweltfreundliche und nachhaltige Herstellung zu erarbeiten bis hin Vorstellung von Ansätzen zum Recycling und Re-Use.

Die erste Phase des Projektes fokussierte auf die Lebenszyklusanalyse (life cycle assessment). Damit verbunden ist die Erarbeitung einer Datenbank für alle Herstellprozesse von kristallinen Solarzellen ausgehend vom geschnittenen Wafer bis hin zum fertigen Standardmodul. Diese Datenbank dient als Hilfsmittel zur Bewertung möglicher Umweltauswirkung durch die Prozesse selbst oder durch die verwendeten Chemikalien und umfasst auch Alternativprozesse wie alternative Texturierungs- und Dotierungsvorschläge, galvanische Metallisierungsprozesse und alternative Modulkontaktierungen. Diese besonders umweltfreundlichen Tech-nologieschritte wurden in die Zellherstellung integriert, um den Einfluss auf die Zellparameter zu dokumentieren und den Vergleich mit den Standardprozeduren standzuhalten. Als ein Beispiel kann das Texturieren der Siliziumoberfläche mit biologisch abbaubaren Substanzen angeführt werden. Im Gegensatz zu üblichen Lösungsmittel-Gemischen, die nach dem Texturieren speziell aufbereitet werden müssen, ist das neue Gemisch vollständig biologisch abbaubar. In Bild 1 ist eine texturierte Siliziumoberfläche zu erkennen, welche mit besonders umweltfreundlichen Texturstoffen erzeugt wurde.

Kundennutzen

Die zweite Phase umfasste die Realisierung der technologischen Alternativen mit dem Ziel, am Projekt- und Jahresende 2013 eine Handlungsempfehlung für eine umweltfreundliche Zell- und Modulherstellung vorzustellen, die zudem ein späteres Recycling ermöglicht (kurz öko-Design).
Neben dem Kernbereich des Solarzentrums Erfurt zur Zelltechnologieoptimierung dienen die Aktivitäten im Projekt (EU-richtlinienkonformes Modul) der Erweiterung des CiS-Dienstleistungsportfolios als Service für die Industrie z.B. durch Schulungen zu EU-Richtlinien und Technologiebewertung, dem nationalen und internationalen Networking sowie der Akquirierung neuer Kundenkreise z. B. im Bereich des Recyclings und des Sekundärhandels mit Materialien und PV-Produkten. Im Einzelnen gibt es folgende Verwertungspotentiale:

  • Kundenspezifische Technologieoptimierung
  • Entwicklungsaufträge
  • Workshops
  • Training

Ausblick

Vorallem die Problematik der Recyclingfähigkeit von PV-Modulen auf Basis kristallinen Siliziumzellen hat durch die Erweiterung des Wirkungskreises der EU-Richtlinie „WEEE„ auf die PV-Branche neue Impulse bekommen. Zwar sind die prozentualen Anteile der zu recycelnden Komponenten noch nicht sehr hoch (80%), aber dennoch besteht ein dringender Handlungsbedarf, Recyclingsstrategien zu entwicklen und PV-Module so zu konstruieren, dass die Recycelbarkeit von vorn herein gegeben ist. Dank der im Projekt erarbeiteten Erkenntnisse steht das CiS hier als kompetenter Ansprechpartner zur Verfügung.

Stand: 11.06.2014
Projektdaten aktualisiert: 06.12.2013

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