Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik

Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik
Kategorie:	Forschungseinrichtung
Träger:	Fraunhofer-Gesellschaft
Rechtsform des Trägers:	Eingetragener Verein
Sitz des Trägers:	München
Standort der Einrichtung:	Halle
Art der Forschung:	Angewandte Forschung
Fächer:	Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften
Fachgebiete:	Photovoltaik
Grundfinanzierung:	Bund (90%), Länder (10%)
Leitung:	Jörg Bagdahn und Peter Dold
Homepage:	www.csp.fraunhofer.de

Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik, auch in der Kurzbezeichnung CSP genannt, ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (FhG) und hat seinen Sitz in Halle. Das CSP ist 2007 von den Fraunhofer-Instituten für Werkstoffmechanik IWM und für Solare Energiesysteme ISE inmitten des industriellen Zentrums der deutschen Photovoltaikfertigung, des »Solarvalley Mitteldeutschland«, gegründet worden. Als Mitinitiator des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Spitzenclusters »Solarvalley Mitteldeutschland« ist das Fraunhofer CSP maßgeblich an der Forschungsentwicklung beteiligt und will den bestehenden Technologievorsprung weiter ausbauen. Darüber hinaus leistet es einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Photovoltaikindustrie in Mitteldeutschland, Deutschlands und Europas.

Mit höchster Kompetenz forscht das Fraunhofer CSP auf den Gebieten der Silizium-Kristallisation, der Dünnschichttechnologien und der Materialentwicklung. Ferner wird die Fertigung und Bewertung von Modulen sowie elektrische, optische und mikrostrukturelle Material- und Bauteilcharakterisierung durchgeführt. Hierfür stehen hochmoderne Forschungs- und Analysegeräte zur Verfügung.

Kleine, mittlere und große Unternehmen in der Industrie und im Dienstleistungssektor profitieren dabei von der Auftragsforschung. Die neuesten Erkenntnisse aus der Forschung werden praxisnah umgesetzt.

Forschung

Das Fraunhofer CSP ist in Halle lokalisiert und unterhält ein Modultechnologiezentrum in Schkopau. Die Forschungsstrategie konzentriert sich derzeitig auf die Entwicklung von kostengünstigen Siliziumwafern und neuen Modultechnologien. Hierzu werden entsprechende Technologien für die Silizium-Kristallisation optimiert und Verfahren zur Fertigung von Solarmodulen entwickelt. Die Technologienentwicklungen werden durch eine hochqualifizierte Mikrostrukturdiagnostik, mechanische Charakterisierung und elektrische Bewertung unterstützt. Das Know-how in der Material- und Bauteilcharakterisierung wird zur Optimierung von Fertigungsprozessen bei Industriepartnern intensiv eingesetzt. Die Forschung und Entwicklung ist in fünf Themenbereichen organisiert, in denen ähnliche Projekte gebündelt sind.

• Diagnostik
• Mechanik
• Kristallisation
• Dünnschichttechnologie
• Elektrische Charakterisierung
• Fraunhofer CSP Modultechnologiezentrum

Infrastruktur

Das Fraunhofer CSP ist eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer IWM und des Fraunhofer ISE und wird von Prof. Dr. Jörg Bagdahn und Dr. Andreas Bett geführt.

Vernetzung/Kooperationen

• Kooperationen
  • Solarvalley Sachsen-Anhalt e. V.: Verein zur Förderung von Wissenschaft, Forschung, Anwendung und Bildung im Bereich der Photovoltaik in Sachsen-Anhalt. Prof. Dr. Jörg Bagdahn, Leiter des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik, ist Vorsitzender des Solarvalley Sachsen-Anhalt e. V.
  • Solarvalley Mitteldeutschland e. V.: Verein zur Förderung von Wissenschaft, Forschung, Anwendung und Bildung im Bereich der Photovoltaik sowie die Förderung von Forschungs- und Entwicklungsergebnissen. Prof. Dr. Jörg Bagdahn, Leiter des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik, ist Vorstandsmitglied.
  • Massachusetts Institute of Technology: Das Fraunhofer CSP arbeitet in der Mikrostrukturaufklärung von Defekten in multikristallinen Silizium mit der Photovoltaikgruppe von Prof. Buonassisi.

• Zusammenarbeit mit Hochschulen
  • Hochschule Anhalt (FH), Standort Köthen: Prof. Dr. Jörg Bagdahn, Leiter Fraunhofer CSP, unterrichtet an der Hochschule Anhalt (FH) »Werkstoffe der Photovoltaik« im Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen. Kooperation zur Zusammenarbeit in der Photovoltaik und Solartechnik. Dualer Studiengang Solartechnik mit Studienteil am Fraunhofer IWM oder in der Industrie.
  • Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Fachbereich Physik: Prof. Dr. Ralf Wehrspohn, Leiter Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, leitet den Lehrstuhl für Mikrostrukturbasiertes Materialdesign.
  • Universität Paderborn, Department Physik: PD Dr. Stefan Schweizer, Leiter der Forschungsgruppe “Optically Active Glass Ceramics“. PD Dr. Stefan Schweizer vom Fraunhofer CSP ist Leiter der Gruppe Optische Materialien und Spektroskopie und Leiter der Forschungsgruppe “Silicon-to-Light“ am Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) SiLi-nano®.

• Vernetzung innerhalb der Fraunhofer Gesellschaft
  • Attract-Projekte: Die Fraunhofer-Attract-Projekte fördern exzellente externe Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Innerhalb von fünf Jahren bauen diese eine drei- bis fünfköpfige Arbeitsgruppe an einem Institut auf und leiten sie. Sie können dadurch ihre Ideen innerhalb eines optimal ausgestatteten Fraunhofer-Instituts marktnah in Richtung Anwendung vorantreiben.
  • Silizium-Solarzellen: Bei der Produktion von Solarzellenmodulen entsteht ein nicht unerheblicher Anteil von Ausschuss durch Prozessfehler in der Fertigung. Besonders beim Löten der Kontakte im Tabber/Stringer-Verfahren zerbrechen die Solarzellen häufig. Dieses Kontaktierverfahren wird umso anfälliger, je dünner die Siliziumzellen sind, oder wenn nichttoxische, bleifreie Lote genutzt werden. Im Rahmen des Projektes werden besser geeignete Kontaktierungsprozesse für die Serienverschaltung von kristallinen Solarzellen erarbeitet. Dazu wird ein Simulationstool entwickelt, mit dem die entsprechenden physikalischen Prozesse und werkstofftypischen Reaktionen abgebildet werden können. Gleichzeitig werden experimentelle Prüfstände entwickelt, um beispielsweise die Kriecheigenschaften der eingesetzten Lote zu bestimmen. Das Projekt läuft bis Mai 2013 am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle.
  • Up- and down-conversion in Glaskeramiken für hocheffiziente Solarzellen: Die Effizienz von Solarzellen soll durch den Einsatz von down-conversion-Deckgläsern sowie up-conversion-Schichten auf der Rückseite von Solarmodulen erheblich verbessert werden. Dabei wird das einfallende Licht so verändert, dass es in den für Solarzellen nutzbaren Energiebereich verschoben wird. Der Wirkungsgrad kann so gesteigert werden, ohne die eigentliche Solarzelle zu modifizieren. Im Projekt werden optisch aktive Glaskeramiken durch geeignete Wahl des Aktivators (Seltene Erde) für diese Anwendung angepasst. Sie sind im optischen Spektralbereich transparent und somit ideal für die Anwendung geeignet. Neben der optischen Funktionalität der Glaskeramiken sollen auch ihre mechanischen Eigenschaften untersucht und verbessert werden. Das Projekt läuft bis September 2012 am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP und Fraunhofer IWM in Halle.

Weblinks

• Homepage des Fraunhofer-Centers für Silizium-Photovoltaik (CSP)
• Homepage des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE)
• Homepage des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik (IWM)
• Homepage der Fraunhofer-Gesellschaft (FhG)