Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat gemeinsam mit dem Schweizer Unternehmen Bystronic Glass ein neues Verfahren zur PV-Modulproduktion entwickelt. Das sogenannte "TPedge-Modul" hat die mechanische Last-und Hagelprüfung mit Erfolg durchlaufen. Das punktuelle Fixieren der Zellmatrix und eine Glasrandversiegelung sind dabei kennzeichnend für die Modultechnologie.

Das sogenannte TPedge-Verfahren zur Produktion von Modulen mit thermoplastischer (TP) Abdichtung an der Glaskante kennzeichnet einen Zeit- und Kostensprung in der gesamten Produktion. Ein einfacherer Modulaufbau und eine neue Produktionstechnologie soll dies ermöglichen. Das TPedge-Modul ist durch das punktuelle Fixieren der Zellmatrix charakterisiert. Die Module wurden mechanisch mit bis 2400 Newton pro Quadratmeter belastet und mussten eine Hagelprüfung mit Kugelgeschwindigkeiten von 23 Metern pro Sekunde überstehen.
Die Solarzellen werden konventionell „verstringt“ (an einem Strang in Reihe geschaltet) und anschließend zwischen zwei Glasscheiben fixiert. Durch die zug- und spannungsfreie, flexible Verklebung der Solarzellen im Glasverbund ist das neue Produktionsverfahren bestens geeignet für die immer dünner werdenden Solarzellen. Auf den Einsatz von Folien und die dazugehörige Lamination wird gänzlich verzichtet. Die Randabdichtung des TPedge-Moduls erfolgt über die Applikation eines thermoplastischen Materials bei 130 Grad Celsius, ein zusätzlicher Aluminiumrahmen ist daher nicht notwendig.

Spart Zeit und Geld

Durch die Vereinfachung des Modulaufbaus ließen sich die waferbasierten Solarmodule fast zur Hälfte der üblichen modulbezogenen Herstellkosten produzieren und die Kosten der Produktion ohne Solarzellen um 30 bis 40 Prozent senken. Das sei bei einer angestrebten Taktzeit von 45 Sekunden pro Modullinie möglich, erklärte der Hersteller Bystronic Glass. Die Gesamtkosten eines PV-Moduls könnten somit – je nach Kostenanteil der Solarzellen – um etwa 14 Prozent reduziert werden.
Das fertige Modul soll vollkommen resistent sein gegen Umwelteinflüsse wie Regen, Schnee oder Windlasten und extrem resistent gegen UV-Strahlung. Aufgrund des vereinfachten Aufbaus können die Module am Ende des Produktlebenszyklusses wesentlich einfacher recycelt werden als die konventionell produzierten Module: Ihre Schichten lassen sich einfach wieder auftrennen, um die Materialien getrennt zu entsorgen.

Praxisreifes Fertigungsprinzip

In der seriellen Fertigungslinie ist die Produktion eines Moduls in weniger als einer Minute möglich. Zum Vergleich: Im Standardverfahren braucht es 16 Minuten zur Modulherstellung. Das neue Fertigungsprinzip ist an die in der Isolierglasproduktion verwendete Dichtungstechnologie angelehnt. Fraunhofer ISE und Bystronic Glass werden in diesem Jahr rund 200 TPedge-Module fertigen für den Einsatz in der Fassade eines institutseigenen Laborneubaus. Das Bundesumweltministerium fördert das Forschungsprojekt bis Ende 2013 mit rund 1,7 Millionen Euro.

Das BINE-Themeninfo gibt einen Überblick über die aktuelle Forschungs- und Entwicklungslandschaft im Photovoltaik-Sektor und präsentiert neue Solarzellkonzepte und Bearbeitungs-Technologien.

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