Weiterer Schritt zur Verbilligung

Ein neues Produktionsverfahren bettet Solarzellen mehr als doppelt so schnell wie bisher in ihre schützende Kunststoffhülle ein, berichtet das Fraunhofer-Zentrum für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle. Die Forscher am CSP haben den Laminationsprozess um mehr als 50 Prozent verkürzt.

Um Solarzellen bestmöglich zu schützen, betten sie die Hersteller in Kunststoff ein, meistens in Ethylenvinylacetat, kurz EVA. Im ersten Schritt laminieren sie die Zellen. Dazu legen sie eine Folie um die Solarzellen und erhitzen diese. Ist der Kunststoff weich, wird der gesamte Stapel im Laminator zusammengepresst, so dass er gut um die Zellen herumfließt und sie umschließt. Dabei vulkanisiert der Kunststoff – das heißt er vernetzt, es entsteht eine Art Gummi. Der Vorteil: In diesem Zustand ist das Material nicht mehr schmelzbar, es ist stabiler und schützt die Zellen besser vor mechanischen und thermischen Belastungen. Für die Vernetzung wird der Solarzellen-Kunststoff-Stapel im Vakuumlaminator auf bis zu 150 Grad Celsius erhitzt; diese hohe Temperatur gibt den „Startschuss“ für die Vernetzung. Die Prozesszeiten für das Vulkanisieren sind allerdings recht lang: Etwa 20 Minuten muss der Zellenstapel im Laminator bleiben, manchmal auch länger, was die Produktionskosten in die Höhe treibt.

Diesem Kostendruck können die Hersteller auf zwei Wegen entgegenwirken: Sie können entweder den Prozess selbst optimieren oder aber bessere Materialien verwenden. Forscher vom Fraunhofer CSP unterstützen Hersteller künftig auf der Prozessseite, gemeinsam mit den Kollegen des Unternehmens LANXESS: „Wir haben den Laminationsprozess so modifiziert, dass er statt 20 Minuten nur etwa 7 bis 8 Minuten dauert, wir konnten also die Dauer des Gesamtprozesses um mehr als 50 Prozent reduzieren“, sagt Dr. Stefan Schulze, Leiter des Teams „Polymermaterialien“ am CSP. „Damit können wir im Vergleich zum Standardprozess in der gleichen Zeit doppelt so viele Module auf einer Anlage laminieren, was sich direkt in den Produktionskosten je Modul niederschlägt.“ 

Als Vorbild diente den Forschern die Tinte beim Zeitungsdruck, die durch eine UV-Lampe in wenigen Sekunden vulkanisiert. Ebenso funktioniert der Vernetzer, den LANXESS verwendet – aktiviert durch UV-Strahlung statt durch hohe Temperaturen vernetzt er den Kunststoff innerhalb weniger Sekunden bei gleichbleibender Qualität. Der Grund dafür sind die Kunststofffolien: Werden die üblichen Additive im Kunststoff verwendet, muss beim Mischen der Bestandteile darauf geachtet werden, ständig unterhalb der Vernetzungstemperatur zu bleiben. Es gilt also, recht sanft zu mischen. Die entstehende Folie ist daher oft nicht sehr homogen. „Vernetzen die Additive dagegen über UV-Strahlung, können wir scharf mischen. Somit erzielen wir homogene Folien und damit eine bessere Vernetzung des Kunststoffs“, verdeutlicht Schulze.

Den UV-Vernetzungsprozess haben die Forscher vom CSP im Fraunhofer- Innovationscluster SolarKunststoffe entwickelt. Die Mitarbeiter von LANXESS haben sich dem Material gewidmet, also der Rezeptur und der Art und Menge des UV-Vernetzers. Eine Pilotanlage zur Vernetzung gibt es bereits am CSP: An ihr optimieren die Forscher nun die vier Parameter – die Strahlungsmenge, die Temperatur, die Lampenhöhe und die Vorschubgeschwindigkeit, mit der die Module unter den UV-Lampen durchfahren. „Der Prozess ist einsatzbereit“, sagt Schulze. Hohe Kosten für die Umrüstung ihrer Produktionsanlagen brauchten interessierte Hersteller nicht zu fürchten: Lediglich eine UV-Lampe müsste ergänzt werden.

Quelle: Fraunhofer CSP | solarserver.de

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