Produktionskosten: Doppelt so schnelle Einbettetung von Solarzellen

Der Wettbewerb zwischen den Herstellern von Solarzellen wird zunehmend über den Verkaufspreis entschieden. Große Teile der Produktion finden bereits in Niedriglohnländern statt. Die Herstellung von Photovoltaikmodulen ist längst zum Standardverfahren geworden, das auch in diesen Ländern in guter Qualität durchgeführt werden kann. Um auf dem Markt erfolgreich zu sein, ist eine Senkung der Produktionskosten heute erheblich wichtiger als mögliche marginale Qualitätssteigerungen mit geringen Steigerungen des Wirkungsgrads.

Nahezu alle Produktionsschritte sind daher bereits ins Visier der Wissenschaftler und Ingenieure geraten, um den Rohstoffbedarf oder den Zeitaufwand der Modulherstellung zu senken. Am Fraunhofer-Zentrum für Silizium-Photovoltaik in Halle (CSP) ist es nun gelungen, den Zeitaufwand für das Laminieren von Solarzellen um mehr als die Hälfte zu senken.

Laminieren schützt die Zellen

Solarzellen sind von einer Kunststoffhülle umgeben, die einen Schutz gegen mechanische Beschädigungen und Umwelteinflüsse bietet. Laminieren bedeutete zunächst nicht mehr, als die schützende Hülle fest mit der Oberfläche zu verbinden. Diese Hülle besteht aus einer Kunststofffolie, die beim Erhitzen auf etwa 140 Grad schmilzt. Gleichzeitig vulkanisiert die Folie bei diesem Prozess. Erst dadurch entsteht aus der ursprünglich sehr trüben Folie eine sehr gut lichtdurchlässige Ummantelung. Das Vulkanisieren ist eines der ältesten technischen Verfahren zur Herstellung elastischer Materialien. Entdeckt wurde es von Charles Goodyear, der damit bereits 1839 aus Naturkautschuk ein Material mit hoher Widerstandsfähigkeit und Elastizität herstellte, indem er das Ausgangsmaterial unter hohem Druck erhitzte. Aber wahrscheinlich hat auch er das Verfahren nur wieder entdeckt. Vieles deutet darauf hin, dass amerikanische Ureinwohner es schon vor mehr als 3000 Jahren nutzten.

UV-Strahlung statt Wärme

Die Innovation des am CSP entwickelten Verfahrens besteht darin, dass die Vulkanisierung nicht durch hohe Temperaturen, sondern durch UV-Strahlung erfolgt. Auf diese Weise kann der Prozess deutlich beschleunigt werden. Pro Modul werden nur etwa acht Minuten benötigt, herkömmliche Verfahren brauchen etwa 20 Minuten. Möglich wurde das durch die Verwendung neuer Additive in den verwendetet Kunststoffen. Bei den Kunststoffen selbst handelt es sich um so genannte Polymere. So werden Materialien bezeichnet, die aus langen Molekülketten bestehen. Beim Vulkanisieren werden Moleküle der beigemischten Additive in diese Ketten eingebaut. Die entstehende Substanz ist nicht mehr schmelzbar, daher muss darauf geachtet werden, dass die Vulkanisierung nicht schon beim Mischen der Ausgangssubstanzen einsetzt. Dies ist bei den vom CSP entwickelten neuen Materialien vollkommen problemlos möglich, das sie nur unter UV-Strahlung vulkanisieren.