Fraunhofer IPA

Intelligente Anlagennutzung soll Entwicklung von Silizium-Solarzellen kräftig beschleunigen

2.3.2017

Die Photovoltaikforschung intelligent über verschiedene Standorte hinweg in einem Technikum 4.0 zu vernetzen und damit zu beschleunigen, haben sich Wissenschaftler aus Baden-Württemberg vorgenommen. Gleichzeitig soll das vom Land geförderte Projekt Industrie-4.0-tauglichen Produktionsanlagen weitere Marktchancen schaffen.

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Solarzellenforschung am Fraunhofer IPA.

Um die Entwicklungszeiten von Silizium-Solarzellen der nächsten Generation durch intelligente Anlagennutzung drastisch zu reduzieren, haben sich das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg, das Institut für Photovoltaik der Universität Stuttgart (ipv) und das International Solar Energy Research Center, Konstanz (ISC) in einem vom Land geförderten Projekt namens InES (Industrie 4.0 im Einsatz für zukünftige Solarzellenentwicklung und -fertigung) zusammengeschlossen und das Solarzellen-Technikum 4.0 gegründet.

Das Besondere daran: Geforscht wird in realen Labors an den Instituten, die zum Technikum 4.0 digital vernetzt sind. »Das neu gegründete, verteilte Technikum 4.0 bündelt die Kompetenzen jedes Forschungsinstituts über die räumlichen Distanzen hinweg«, erklärt Martin Kasperczyk, Projektleiter am Fraunhofer IPA. Dass das Ganze mehr als die Summe seiner einzelnen Teile ist – davon ist der Wissenschaftler überzeugt: »Die bislang einmalige intelligente Vernetzung von Planung, Herstellung und Vermessung der Solarzellen an verschiedenen Instituten wird die Photovoltaikforschung deutlich beschleunigen und gleichzeitig neue Marktchancen für Industrie-4.0-taugliche Produktionsanlagen eröffnen.«

Im Technikum 4.0 tauschen Maschinen auf Basis genormter Schnittstellen Daten mit zentralen Rechnern aus, die ihrerseits mit mobilen Endgeräten kommunizieren. »Die Technologie wird derzeit für die Entwicklung von industrietauglichen hocheffizienten Solarzellen getestet und kann zukünftig auch für das schnelle Anfahren neuer Produktionslinien und die laufende Qualitätskontrolle genutzt werden«, so der Wissenschaftler. Das Technikum 4.0 wird auch nach Beendigung des derzeit noch laufenden Projekts bestehen bleiben.

Zusammen mit den Maschinenbauern centrotherm photovoltaics AG, ASYS Automatisierungssysteme GmbH, RENA Technologies GmbH und dem Prozessintegrator RCT Solutions GmbH entwickelt das Projekt Maschinen weiter, die eine industrielle Produktion von höchsteffizienten Solarzellen ermöglichen. Im Technikum 4.0 werden unter anderem bestehende Wirkungsgradrekorde kristalliner Silizium-Laborsolarzellen des Fraunhofer ISE (25,3 % auf 4 cm², TopCon Solarzelle) und des ipv (23,2 % auf 4 cm² und 22 % auf 243 cm², Rückkontakt-Solarzelle) und industrietaugliche PV-Zellen des ISC (20,5 % auf 243 cm², Typ n-PERT oder BiSoN) bestätigt und weiterentwickelt.