Neue CIS-Solartechnologie: Höhere Wirkungsgrade bei erheblich gesenkten Herstellungskosten

Meldung vom 27. Juli 2011 aus dem Bereich Forschungsförderung. Kategorien sind Projektträgerschaft und Optische Technologien. Quelle: VDI Technologiezentrum GmbH, AVANCIS GmbH & Co. KG

CIS-Gebäude
CIS-Photovoltaik-Anlage (Bildquelle: AVANCIS)

Das Forschungsprojekt „CIS-Clustertool“ nimmt im Rahmen der Initiative „Innovationsallianz Photovoltaik“ seine Forschungsarbeit an der Entwicklung neuer Herstellungsverfahren für Kupferindiumselenid-basierte Dünnschichthalbleiter (CIS) auf. Das Forschungsprojekt wird in einer Kooperation führender deutscher Unternehmen der Photovoltaik-Industrie verfolgt. Das Projekt soll einen wesentlichen Beitrag zur mittel- und langfristigen Sicherung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Photovoltaik- und Zulieferindustrie leisten.

Der massive, nachhaltige Ausbau der Erneuerbaren Energien ist eine der zentralen Aufgaben unserer Zeit. Die direkte Umsetzung des Sonnenlichtes in Strom (Photovoltaik) stellt unter den möglichen Verfahren eine qualitativ besonders interessante Technik dar. Um die führende Rolle Deutschlands in der Hochtechnologie-Branche Photovoltaik zu sichern, haben das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) im vergangenen Jahr das Förderprogramm „Innovationsallianz Photovoltaik“ bekanntgegeben. Aus unter 120 eingereichten Bewerbungen wurde unter anderem das Verbundprojekt CIS-Clustertool, das sich der Erforschung eines neuen Herstellungsverfahrens für CIS-Halbleiterschichten widmet, als besonders vielversprechend ausgewählt. Die CIS-Technologie – die auf einer Halbleiterschicht aus Kupfer (Cu), Indium (In) und Selen (Se) sowie Gallium (Ga) und Schwefel (S) basiert – gilt als eine der erfolgversprechendsten Photovoltaik-Technologien und bietet erhebliches Zukunftspotenzial.

CIS-Clustertool: Neue Anlagenkonzepte, neue Gesamtprozesskette und neue Analytik.

Gesamtprojektziel der Arbeitsgruppe ist die Erforschung eines neuen Herstellungsverfahrens für CIS-Halbleiterschichten zur Erreichung höchster Wirkungsgrade von Dünnschicht-Solarmodulen verbunden mit einer deutlichen Erhöhung des Anlagendurchsatzes gegenüber bestehenden Konzepten. Auf Basis der Erkenntnisse einer geplanten Demonstrationsanlage soll ein industrielles Fertigungsverfahren entwickelt werden, mit dem die Herstellungskosten von Dünnschicht - Photovoltaikmodulen pro Watt-Peak signifikant gesenkt werden können.

Zur Erreichung des Gesamtprojektziels werden folgende wesentliche Entwicklungsthemen verfolgt:

Neue Anlagenkonzepte und Prozesse: Erforschung innovativer, großtechnisch umsetzbarer und in-line fähiger RTP (Rapid-Thermal-Processing) Anlagenkonzepte und -Prozesse zur Erreichung höchster Wirkungsgrade bei kurzen Taktzeiten.

Neue Gesamtprozesskette: Kombination der Selen Beschichtung mit der nachfolgenden RTP-Prozessierung des CIS-Halbleiters zur Erreichung erhöhter Prozesskontrolle, höherer Wirkungsgrade verbunden mit einer Verbesserung der Anlagentechnik zur Reduzierung der Herstellungskosten.

Neue in-situ Analytik: Erforschung neuartiger in-situ Messverfahren zur Verbesserung von Prozesskontrolle und Verständnis physikalisch-chemischer Prozesse während der Halbleiterbildung. Anwendung der Kenntnisse zur Prozessoptimierung hinsichtlich Wirkungsgradoptimierung und Prozesszeitminimierung.

Das Verbundprojekt CIS-Clustertool ist eine Kooperation von vier erfahrenen Partnern aus verschiedenen Stufen der Wertschöpfungskette der Photovoltaikindustrie: AVANCIS GmbH & Co. KG, (Hersteller von CIS-Photovoltaik-Modulen), SINGULUS TECHNOLOGIES AG (Anlagenbau), HERAEUS Noblelight GmbH (Infrarot-Wärmetechnologie) und das IfG Institute for Scientific Instruments GmbH (Innovative Messverfahren). Durch die Zusammenarbeit der vier führenden deutschen Unternehmen werden Synergieeffekte zur Erreichung der anspruchsvollen Projektziele erwartet. Das Projekt ist für drei Jahre angelegt und wird sowohl aus Mitteln der Förderinitiative „Innovationsallianz Photovoltaik“ in Höhe von 2,9 Mio Euro als auch aus Beiträgen der beteiligten Unternehmen getragen.

Tags: Photonik, BMBF, Photovoltaik, Innovationsallianz Photovoltaik