SHINE PV
Das Hauptziel von SHINE PV besteht darin, alternative, kostengünstigere technologische Wege zur herkömmlichen Produktion fortschrittlicher Photovoltaik (PV) Systeme zu entwickeln. Gleichzeitig soll die Möglichkeit geschaffen werden die Wettbewerbsfähigkeit von europäischen Herstellern (Zellen, Module, Geräte und Material) auf dem globalen PV-Markt zu steigern.
Projektpartner
- POLYMER COMPETENCE CENTER LEOBEN GMBH (PCCL)
- Applied Materials Italia srl (AMAT) - Koordinator
- Commissariat a l Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA)
- Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung EV (ISE)
- Highline Technology GmbH (HL)
- P.V. Nano Cell Ltd. (PVN)
- Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (IMEC)
- Arkema France SA (ARK)
- IPTE Automation OÜ (IPTE)
- Singulus Technologies AG (SING)
- Hanwha Q CELLS GmbH (QC)
- Soltech (SOL)
- HoloSolis (HS)
- Univerza v Ljubljani (UL)
- Enginsoft Spa (ES)
- PI Photovoltaik-Institut Berlin AG (PIB)
- Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk (TNO)
- AMIRES, the Business Innovation Management Institute z.ú. (ABIMI)
- 3SUN s.r.l. (3SUN)
- Centre Suisse d’électronique et de microtechnique SA- Recherche et Developpment (CSEM)
- M10 Industries AG (M10)
- RENA Technologies GmbH (RENA)
Motivation und Ziele
Im Einklang mit dem Pariser Abkommen (um den Temperaturanstieg auf 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen) hat sich die EU verpflichtet, bis 2050 klimaneutral zu werden. Der Ersatz fossiler Energiequellen durch erneuerbare Energien spielt eine Schlüsselrolle bei der Erreichung dieses Ziels. Photovoltaik (PV), als eine der derzeit günstigsten, kohlenstoffarmen Energietechnologien, gewinnt zunehmend an Aufmerksamkeit innerhalb der Familie der erneuerbaren Energiesysteme (RES). Vor diesem Hintergrund zielt SHINE PV darauf ab, neue PV-Herstellungstechnologien zu entwickeln, um die Solarstromkapazität weiter zu erhöhen und den Übergang von fossilen Energiesystemen zu kohlenstoffarmen, umweltfreundlicheren Lösungen zu erleichtern.
Das SHINE PV-Projekt, das von der Europäischen Kommission finanziert wird, hat zum Ziel, die Photovoltaik-Herstellerlandschaft in Europa zu revolutionieren, indem alternative technologische Wege zur herkömmlichen Produktion entwickelt werden. Dadurch soll die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Hersteller nachhaltig gesteigert werden, indem die Produktionskosten gesenkt und gleichzeitig die Effizienz erhöht wird.
Um technologische Innovationen in der PV-Industrie voranzutreiben, ist es entscheidend, alternative technologische Wege für Silizium-Heterojunction (SHJ) und Tunnel-Oxid-passivierte Kontakte (TOPCon) Solarzellen zu erkunden. SHINE PV konzentriert sich auf wichtige Schritte in der Herstellung, wie Metallisierung, Nachbearbeitung und Interkonnektivität. Durch die Einführung von Hochvolumenproduktionsprozessen (HVM) wie parallelem Dispensing und Beschichtung können traditionelle Siebdruckmethoden ersetzt werden. Ziel des Projektes ist es sowohl Prozesse als auch Ausrüstungen zur Kanten-Repassivierung als auch Lichtbestrahlung zu entwickeln, mit dem Ziel, die Effizient der Zellen nach der Lasertrennung wiederherzustellen oder zu verbessern.
Für den Modulherstellungsprozess werden sowohl TWILL-Interkonnektivität als auch Shingling entwickelt, um die Widerstandsfähigkeit der Module in Zuverlässigkeitstests zu erhöhen und die Kosten zu senken. Diese Fortschritte werden nicht nur den Wirkungsgrad von Solarzellen und -modulen erhöhen, sondern auch den Herstellungsprozess rationalisieren und ihn nachhaltiger und wirtschaftlicher machen.
Im Rahmen von SHINE PV trägt das PCCL mit seiner Expertise zu mehreren Aufgaben des WP 3 bei.
Einerseits konzentriert sich dieses WP auf die Simulation von innovativen Zellverbindungstechnologien (Shingling, TWILL) welche die Ästhetik und Leistung von PV-Modulen verbessern sollen. Die Entwicklung von thermomechanischen Spannungen, welche durch den Laminierungsprozess sowie durch mechanische (Schnee, Wind, …) und thermische Belastungen (Temperaturzyklen) verursacht werden, wird bewertet um ein besseres Verständnis für das Versagen der Zellverbindungen zu generieren. Zu diesem Zweck wird das PCCL strukturmechanische Simulationen auf der Grundlage der Finiten Elemente Methode (FEM) durchführen.
Darüber hinaus, werden sich die Partner im Rahmen von WP 3 auf folgende Punkte konzentrieren: 1) Verringerung der Überlappung bei der Shingling Zellverbindungstechnologie, 2) Verringerung des Ag-Verbrauchs auf der Ebene des elektrisch leitenden Klebstoffs (ECA) und 3) Verbesserung der Handhabung dünner Wafer.
Des Weiteren wird die Entwicklung spezifischer Materialien für die Verkapselung mit Unterstützung des PCCL durchgeführt und in die Module integriert, um sicherzustellen, dass die thermomechanischen Eigenschaften der verschiedenen Elemente der Module vollständig auf eine hohe Zuverlässigkeit abgestimmt sind. Im Rahmen des Projekts wird auch untersucht, inwieweit eine gezielte Reduktion der Dicke des Verkapselungsmaterials möglich ist, da dies enorme Einsparungen bei den Materialkosten mit sich bringt.
Hauptziele
- Aufbau einer europäischen PV-Produktionskette, welche die europäischen PV-Produktionskapazitäten erhöht und die Abhängigkeit von PV-Importen verringert (steht im Einklang mit dem Net Zero Industry Act der EU)
- Die Einführung neuer, bahnbrechender PV-Technologien soll Europas Marktposition verbessern und dazu beitragen die technologische Führung in diesem Bereich wiederzuerlangen.
- Aufbau einer innovativen Produktionskette, die verschiedene Prozessschritte umfasst: Prozessentwicklung, Herstellung von Anlagen, Demonstratoren, Simulation und Modultests.
- Innovationen in der Fertigung sollen zu einem erhöhten Wirkungsgrad und höherer
Zuverlässigkeit im Vergleich zu auf dem Markt befindlichen Technologien führen. - Berücksichtigung von Industrie 4.0-Konzepten um eine bessere und effizientere Überwachung und Steuerung der Produktionsketten zu ermöglichen.
Ziele und Vorgangsweise
Um die Ziele des Projekts zu erreichen und qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen, wird das Konsortium in seiner Forschung, insbesondere im Hinblick auf die Entwicklung innovativer PV-Fertigungstechnologien und entsprechender Anlagen, einen interdisziplinären Ansatz verfolgen. Alle beteiligten Partner werden an den Kernaufgaben des Projekts beteiligt sein, um verschiedene Aspekte im Entwicklungsprozess abzudecken, die Probleme aus verschiedenen Blickwinkeln und Perspektiven anzugehen (Prozessentwicklung aus Sicht der Forschung, Anforderungen der Anwendungsfallpartner usw.) und sicherzustellen, dass alle relevanten Fachkenntnisse und das Know-how verschiedener Disziplinen wie Materialwissenschaft, Gerätesimulation, Physik, Elektronik, Fertigungstechnik, Produktionssimulation und Wirtschaft berücksichtigt und vollständig in die Endergebnisse integriert werden. Dies wird die Entwicklung neuartiger Technologien für die Metallisierung, Nachbearbeitung und Modulverschaltung von Silizium-Solarzellen gewährleisten, die die Verarbeitungskosten senken und die Nachhaltigkeit der Solarzellen- und Modulherstellung verbessern.
„Das von der Europäischen Kommission finanzierte Projekt SHINE PV zielt darauf ab, die Photovoltaik-Produktionslandschaft in Europa zu revolutionieren, indem effiziente, alternative technologische Wege zur Mainstream-Produktion entwickelt werden.“
Downloads & Weiterführende Links
Fördergeber
Dieses Projekt wird von der Europäischen Union finanziert (Grant Vereinbarung ID 101172902). Die geäußerten Ansichten und Meinungen sind jedoch die des Autors / der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die der Europäischen Union oder der Europäischen Exekutivagentur für Klima, Infrastruktur und Umwelt (CINEA) wieder. Weder die Europäische Union noch die Bewilligungsbehörde können für sie verantwortlich gemacht werden.
