Niederländisch-deutsches Konsortium entwickelt vereinfachte Tandem-Solarmodule für den europäischen Markt

Niederländisch-deutsches Konsortium entwickelt vereinfachte Tandem-Solarmodule für den europäischen Markt

In Zusammenarbeit mit niederländischen und deutschen Industriepartnern entwickelt TNO ein Tandem-Solarmodul, das sich für eine baldige Markteinführung eignet. Das Tandem-Solarmodul besteht aus monolithischen Perowskit-/Silizium-Solarzellen, die übereinander angeordnet sind. Mit dieser Anwendung können höhere Wirkungsgrade erreicht werden als mit den derzeitigen Solarmodulen auf Siliziumbasis, was zu einer höheren Leistung pro Quadratmeter und niedrigeren Kosten pro kWh führt.

Fit4Market
FIT4Market, ein vierjähriges Forschungsprojekt der niederländischen Unternehmensagentur (RVO), wird dazu beitragen, die CO2-Reduzierung bis zum Jahr 2030 voranzutreiben und damit die nationalen Klimaziele zu unterstützen. Außerdem ist es ein neuer Schritt, um die PV-Produktion wieder nach Europa zu holen und eine wettbewerbsfähige PV-Lieferkette aufzubauen.

Normalerweise erhöhen PV-Module ihren durchschnittlichen Umwandlungswirkungsgrad um 0,5 % pro Jahr. Dies führt zu einer kontinuierlichen Senkung des Preises pro kWh für die PV-Energieerzeugung. Der Wirkungsgrad herkömmlicher PV-Module auf Siliziumbasis wird jedoch in 3 bis 5 Jahren seine technologische Grenze erreichen. Es wird immer kostspieliger werden, diesen positiven Trend aufrechtzuerhalten, der sich zwangsläufig verlangsamen wird.

Ein hoher Umwandlungswirkungsgrad, Kosteneffizienz und eine geringere CO2-Bilanz sind für Europa aus zwei Gründen besonders wichtig. Zum einen wegen der begrenzten Verfügbarkeit geeigneter PV-Flächen und der hohen Grundstückskosten, zum anderen aufgrund der EU-Klimaziele und der gesellschaftlichen Sensibilisierung für den Klimawandel, die den Übergang zu nachhaltiger Energie vorantreiben.

Tandemsolarzellen
Tandemsolarzellen können aufgrund der besseren Ausnutzung des Sonnenspektrums höhere Wirkungsgrade erreichen als Einzelzellen. Die derzeit entstehenden Tandemzellen kombinieren kommerzielle Siliziumtechnologie für die untere Schicht mit Perowskit-Technologie als zusätzliche Schicht. Perowskit bietet eine hocheffiziente Umwandlung von ultraviolettem und sichtbarem Licht und eine ausgezeichnete Transparenz für Nahinfrarotlicht. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines vereinfachten Ansatzes für die Tandemtechnologie, um die Markteinführung zu beschleunigen. Dabei soll auf den bisherigen Erfahrungen der Partner aufgebaut und die Komplexität der Verarbeitung minimiert werden.

“Der Zweck des gemeinsamen FIT4Market-Forschungsprojekts ist es, die besten Praktiken bei der Entwicklung von zweipoligen Zellen unter Verwendung von Perowskit- und Siliziumzellen zu identifizieren, um Tandemmodule mit wettbewerbsfähigen Stromgestehungskosten und branchenführender Zuverlässigkeit und Leistung zu entwickeln”, sagt Jorg Muller, Leiter der Zellforschung bei Qcells. “Qcells wird sein Fachwissen über Siliziumzellen in das Projekt einbringen, wobei unser Benelux-Team die Feldtests zur Messung der realen Energieleistung und -ausbeute beaufsichtigen wird.”

Maarten Ribbens, Leiter der Benelux-Länder, sagte: “Qcells derzeitige Marktposition ist das Ergebnis eines tiefen Verständnisses des adressierbaren Marktes und der Kundenbedürfnisse. Wir freuen uns sehr, Teil dieses Konsortiums zu sein und die Entwicklung dieser neuartigen Solartechnologie zu unterstützen. ”

TNO entwickelt seine Tandemtechnologie seit 2016, und eine Handvoll Industriepartner hofft, diese Technologie schließlich in der Massenproduktion einsetzen zu können. Die Tandem-PV-Modultechnologie muss jedoch noch in relevantem Umfang weiterentwickelt werden, bevor sie industrietauglich ist und auf den Markt gebracht werden kann.

Eine neue PV-Ära steht vor der Tür
Das FIT4Market-Projekt wird bestätigen, dass Tandemmodule, die auf den derzeit verwendeten PERC-Bodenzellen basieren, industriell herstellbar, in Bezug auf Effizienz und Kosten wettbewerbsfähig und stabil sind. Darüber hinaus werden Feldtests Daten zur Verbesserung der Bankfähigkeit liefern, und das Projekt wird auch mit den Endnutzern der neuen Technologie zusammenarbeiten. Der niederländische PV-Markt ist aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Flächen in den Niederlanden und der Möglichkeit, kommerzielle Dächer 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 Effizienz der Leistungsumwandlung von PV-Modulen mehr als 300 Wp/m2 erreichen kann (herkömmliche Module liegen heute im unteren Bereich von 200 Wp/m2).

Beitrag der Partner
Das FIT4Market-Konsortium vereint Fachwissen und Kenntnisse von niederländischen und deutschen Organisationen. TNO fungiert als Koordinator des Projekts und wird großflächige Perowskit-auf-Silizium-Bodenzellen weiterentwickeln. SMIT Thermal Solutions wird einen Modellrahmen für die weitere Skalierung auf die Verarbeitung mehrerer Wafer entwickeln. Ein siebgedruckter Oberkontakt wird hinzugefügt werden. Dieses Perowskit-Verfahren umfasst einen Schritt der Atomlagenabscheidung, der von Levitech beigesteuert wird. Qcells wird die unteren Zellen liefern, Tempress und TNO tragen zur Emittertechnologie bei. TNO wird die industrielle Modulverschaltung und Verkapselung anwenden, die mit den Perowskit-Anforderungen kompatibel ist. Yparex wird die Verkapselungsmaterialien für die beste Kompatibilität mit den Eigenschaften des Perowskitmaterials optimieren. Außerdem wird Qcells Benelux die Tandemlaminate in der Praxis testen.

Das Projekt wird von der Topsector Energy Subvention des Ministeriums für Wirtschaft und Klimapolitik kofinanziert und von der Netherlands Enterprise Agency (RVO) durchgeführt.

(Quelle: TNO vom 14. März 2023)