Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2016: Der Laser-Fired-Contact-Prozess: Wegbereiter für einen globalen Technologiewandel in der Photovoltaik

Der Laser-Fired-Contact-Prozess: Wegbereiter für einen globalen Technologiewandel in der Photovoltaik.

© Dirk Mahler/Fraunhofer
Um hocheffiziente PERC-Solarzellen in Serie herzustellen, entwickelten Dr. Jan Nekarda und Dr.-Ing. Ralf Preu (v.l.n.r.) den Laser Fired Contact-Prozess.

Die Photovoltaik ist heute weltweit etabliert und als wichtige Säule einer nachhaltigen Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien akzeptiert. Um die Stromgestehungskosten zu senken, werden höhere Solarzellenwirkungsgrade und niedrigere Produktionskosten angestrebt. Derzeit wird weltweit mit der sogenannten »Passivated Emitter and Rear Cell (PERC)-Technologie« eine neue Generation hocheffizienter Siliziumsolarzellen in die Produktion überführt.

Dr.-Ing. Ralf Preu und Dr. Jan Nekarda haben dazu ein hocheffizientes Verfahren zur Erzeugung lokaler Kontakte – den sogenannten Laser Fired Contact (LFC)- Prozess – erfunden und bis zur Industriereife entwickelt. Dabei wird die Rückseitenelektrode mittels einzelner Laserpulse lokal aufgeschmolzen und durch eine etwa 120 Nanometer dünne Isolationsschicht hindurch mit dem Siliziumwafer elektrisch verbunden. Als Schlüsselprozess ermöglichte dieses Verfahren im Jahr 2012 die erste Massenproduktion einer PERC-Solarzelle und bereitete damit den Weg für den heute stattfindenden globalen Technologiewandel.

Technologiewandel bei Solarzellen

Ein Laser-basierter Fertigungsprozess des Fraunhofer ISE in Freiburg revolutioniert den Photovoltaik-Markt. Erstmals können punktkontaktierte Solarzellen in Serie hergestellt werden. Mehrere Millionen Zellen mit deutlich höherem Wirkungsgrad sind bereits auf dem Markt.

Dr. Ralf Preu: »Schon mit 15 Jahren hat mich Photovoltaik begeistert«

Fraunhofer-Wissenschaftler Dr. Ralf Preu erklärt, warum Photovoltaik für ihn die eleganteste Form der Energiegewinnung ist, und wie er und seine Kollegen dazu beitragen, diese Technologie immer effizienter zu gestalten.

Sonderausgabe Forschung Kompakt / 11.5.2016
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (ise.fraunhofer.de)

Jurybegründung

Weltweit steht die Photovoltaik-Industrie unter einem hohen Wirtschaftlichkeitsdruck. Verbesserungen im Herstellungsprozess sind neben hohen Wirkungsgraden vorrangige Ziele. Die Entwicklung der Forscher hat unter anderem auch über die Effizienzweltrekorde für Solarzellen und Module dazu beigetragen, dass deutsche Firmen weiterhin in dem umkämpften Markt erfolgreich agieren. Damit ist die Laser Fired Contact-Technologie ein »game changer«. Dem Team gelang die Entwicklung dieser Solarzellentechnologie von den Grundlagen bis hin zum Transfer in die Massenproduktion. Die Jury würdigt darüber hinaus die konsequente Weiterentwicklung in einem wirtschaftlich schwierigen Umfeld.

Pate für die Abstimmung: Dr. Monika Kursawe, Merck KGaA

Jury der Fraunhofer-Forschungspreise