ADACELL - Die Zukunft der Solarzellen mit verbessertem Lichtmanagement

Um am Energiemarkt wettbewerbsfähig zu sein, dürfte die aus Photovoltaik gewonnene Energie gegenwärtig nur 0,5 EUR/Wattpeak kosten. Der Preis ist aber um ein Vielfaches höher. Projektziel war daher die Effizienzsteigerung von Solarzellen und -modulen durch die Optimierung ihrer Oberflächenstruktur, um so die Verluste, die durch den Schatten der Vorder-Metallisierung entstehen, zu minimieren. Durch die Mikrostrukturierung konnte mehr Licht in die Zelle gesammelt und deren Effizienz so erhöht werden.

Zugleich galt es, die Herstellungskosten der diese Mikrostruktur erzeugenden Prägewerkzeuge zu senken. Erarbeitet wurde eine vielversprechende, im Vergleich mit konventionellen Herstellungsmethoden von Prägewerkzeugen kostengünstigere Technologie. Eine Forschungsgruppe der CEA (Commissariat à l'Energie Atomique & aux Energies Alternatives) entwickelte eine Keramik- bzw. Polymerfolie als Basismaterial für die innovativen Prägetools. Die Folie wird schrittweise mithilfe von verschiedenen Prägewerkzeugen mikrostrukturiert und erhält so die gewünschte Oberfläche.

Im Anschluss kommt ein Spritzguss verfahren des französischen Marktführers auf diesem Gebiet, Alliance MIM, zum Einsatz. Dieses Konzept nennt man „In-moldlabelling“-Technologie. Nach dem Entbinden und Sintern dient das 3D-Prägewerkzeug zur Strukturierung von Solarzellen.

Die Forschungsgruppe der TU Wien hat das Prägewerkzeug numerisch optimiert, aber auch die geeignete Strukturierung der Solarzelle bzw. der Module entwickelt, um so das gesamte Lichtmanagement zu verbessern.

0,1 Prozent bringen deutliche Umsatzsteigerung

Das österreichische Photovoltaik-Unternehmen Blue Chip implementierte die von der TU Wien entwickelte Technologie mit verbessertem Lichtmanagement in der Solarzelle.

Die Effizienzsteigerung gelang mithilfe der Metallisierung auf der Vorderseite der PV-Zellen und mittels einer neuen Mikrostrukturierung der Modulrückseite. Mithilfe der adaptierbaren Prägung in Vorder- sowie Rückseite konnte die Firma damals bei einer Effizienzsteigerung der Solarzellen um 0,1 Prozent mit einer Umsatzsteigerung von einer halben Million Euro pro Jahr rechnen.

Die Nachfrage am europäischen Markt nach dieser neuen Generation effizienterer Solarzellen bei gleichzeitig niedrigeren Produktionskosten beträgt geschätzte 15 Millionen Euro pro Jahr. Die innovative Technologie kann auch zur Herstellung flexibler Prägewerkzeuge für die Fertigung von oberflächenstrukturierten Präzisionsteilen, etwa für die Uhrenindustrie, eingesetzt werden.

Konsortialführer

Technische Universität Wien, Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme

Weitere Konsortialpartner

• Commissariat à l'Energie Atomique & aux Energies Alternatives (CEA), Frankreich
• Alliance MIM, Frankreich
• Blue Chip Energy (BCE), Österreich

Projektkoordinatorin

Dr.in Nadja Adamovic
E-Mail: nadja.adamovic@tuwien.ac.at