Herausforderungen und Chancen der Heterojunction-Technologie

29.11.2016 Dirk Habermann

Agenda

1. Einführung

2. Hocheffizienz Heterojunction Technologie (HJT)

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie

5. LCOE Betrachtung

6. Zusammenfassung

Meyer

Burg

er

/ 01.0

1.2

013

2

Warum Hoch-Effizienz Solarzellen & Module?

3

HJT SWCT

low

niedrig

Thin

Film

Efficiency

LC

OE

PERC

IBC

hoch

Main stream

Technologie

hig

h

LCOE Levelized Cost of Electricity

Heutige

Technologie-Dreieck

nie

dri

g

ho

ch

1. Einführung

Warum Hoch-Effizienz Solarzellen & Module?

4

Niemand möchte

hier sein!

HJT SWCT

low

niedrig

Thin

Film

Efficiency

LC

OE

PERC

IBC

hoch

Main stream

Technologie

hig

h

LCOE Levelized Cost of Electricity

Heutige

Technologie-Dreieck

nie

dri

g

ho

ch

1. Einführung

Evolutionäre Trends in Si-basierender Solarzellen Technologie

5

1. Einführung

Evolutionäre Trends in Si-basierender Solarzellen Technologie

6

1. Einführung

HJT ist per se eine

bifaziale Zellstruktur

Vorder- und Rückseite mit

gleichem Effizienzpotential

Exzellentes

Schwachlichtverhalten ist

sehr vorteilhaft für bifazialen

Betrieb

Keine zusätzlichen

Prozessschritte für

Bifazialität

Gleiche Produktionskosten

für mono- und bifazial HJT

Zellen

PID frei

LID frei

HJT – Bifacial Design

7 7 confidential

HJT- Bifazial

2. Hocheffizienz Heterojunction Technologie (HJT)

Aktueller Status HJT Zell-Effizienz

subject to change, confidential

23.3%

auf 6’’ ps CZ wafer

Bifacial BB-less Zelldesign

für SmartWire

39,0

38,9

38,8

38,7

38,6

0,742

0,740

0,738

0,736

0,734

81

80

79

23,2

23,0

22,8

22,6

22,4

Jsc[mA/cm2] Voc[V]

FF[%] Eff[%]

38,7878

0,738917

79,8857 22,8822

Roth&Rau HJT Demoline

8

239cm² CZ

eff=23,3%

Voc=736,7mV

FF=81.3%

Jsc=38.64mA/cm²

2. Hocheffizienz Heterojunction Technologie (HJT)

Modul-Konzepte für Siliziun basierende Solarzellen

Bus-bar Zellverbindung

Meyer

Burg

er

/ 01.0

1.2

013

9

Glas - Back sheet

Gerahmte Module

Ungerahmte Module

Spezial Anwendungen

Rückseiten Verbindung

Draht-Verbindung Neu

Glass-Glas

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

Bus-bar Zellverbindung

Meyer

Burg

er

/ 01.0

1.2

013

10

Glas - Back sheet

Gerahmte Module

Ungerahmte Module

Spezial Anwendungen

Rückseiten Verbindung

Von besonderer Bedeutung für die HJT Technologie

Draht-Verbindung Neu

Glass-Glas

Modul-Konzepte für Siliziun basierende Solarzellen

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

Verkapselung

Feuchtigkeitsempfindlichkeit

von Indium Zink Oxid (ITO)

Metallisierung

Kombination von Zellverbinder

und niedrig Temperatur Ag-

Kontaktpaste (max. Temperatur

rund 200°C).

Herstellung eines sicheren

Kontaktes auf basis eines

niedrig Temperaturprozesses

Besondere Anforderungen an die Modultechnologie

11 11 confidential

HJT- Bifazial

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

Lösung: TPO ersetzt EVA

Zellverbindung von HJT Solarzellen

Meyer

Burg

er

/ 01.0

1.2

013

12

SWCT/HJT

Temperatur-

Zyklustest

Stabile Module

mit 1-2%

Leistungsverlust

nach 800 Zyklen

Damp heat Test

Nahezu verlustfrei

bei 4000h

• Nicht jedes Verfahren ist geeignet HJT Zellen im Modul zu verbinden.

• Löt- und verschieden Klebeverfahren zeigen teilweise starke Limitierungen

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

Evolution der Zellverbindung

13

? ? ?

Zelle mit 3 bb Zelle mit 5 bb Zelle mit SWCT

Ansteigende Modulleistung

Abnahme Ag-Verbrauch auf Solarzellen Level

Reduktion Metallisierungskosten

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

14

Kumulierte Metallisierungskosten von Ag (Solarzelle)

und Legierung der Zellverbindung

Modul Power*

0,0%

50,0%

100,0%

150,0%

200,0%

250,0%

3 BB Ref. 5 BB SWCT

No

rm.

Wert

(%

)

Standard BSF PERCHJT

*Leistungsmessung nur Vorderseiten Rückseite Schwarz

Ohne Bifazial Effekt

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

Evolution der Zellverbindung

Vergleich Standard Bus Bar Technologie und SWCT Technologie

15 Meyer Burger / 04-2015

Busbar Technologie SWCT Technologie

Inaktive Zellfläche durch Bruch Gesamte Zellfläche aktiv nach Bruch

Image from: ISFH

SWCT Kontaktmatrix

Kein negativer Einfluss durch Zellbruch Geringere Degradation über

den Modullebenzyklus und bei extremer mechanischer Belastung

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

Rekord Modul

16

327 Wp

Mono-fazial Messung

3. HJT und SWCT Modul-Technologie

Meyer

Burg

er

/ 12

-10-0

5

17

Referenz: 72 cell Tier1 mc-Si

Modul 315 Wp monofazial (Glas

Backsheet)

MB Gen2: 60cell HJT bifazial,

SWCT & MB HJT. Glas-Glas

ca. 290 Wp (nur Vorderseiten

Effizienz ohne bifazial Effekt, ca.

300 W mit weißem Backsheet.

Durchschnittliche Albedo ca. 10

%

Ergebnisse aus Feldmessungen mit fixierten und 2 Achsen Tracking

4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie

Meyer

Burg

er

/ 12

-10-0

5

18

Referenz: 72 Zellen Tier1 mc-Si Modul 315 Wp monofacial,

MB Gen2: 60 Zellen HJT bifacial, SWCT&HJT generation 2.

Ergebnisse aus Feldmessungen mit fixiertem und 2 Achsen Tracking

Alle Werte sind auf das Referenzmodul normiert.

4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie

Meyer

Burg

er

/ 12

-10-0

5

19

Sonnenaufgang Sonnenuntergang

Modul-Nennleistung

• Gegenüber Standard Modulen profitieren Bi-fazial Module stärker vom

Tracking Modus

4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie

Ergebnisse aus Feldmessungen mit fixiertem und 2 Achsen Tracking (normiert auf W/Wp)

Meyer

Burg

er

/ 01.0

1.2

013

20

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

08:00 09:40 11:20 13:00 14:40 16:20

Vergleich HJT bifacial zu Mono Standard (normiert auf Wh/Wp)

HJT Bifaz. / Mono Ref. 2axis

HJT Bifaz. / Mono Ref. fix

Leis

tungsge

win

n (

%)

4. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie

Ergebnisse aus Feldmessungen mit fixiertem und 2 Achsen Tracking

21

PERC / SWCT

HJT monofacial /

SWCT

HJT bifacial /

SWCT

Module eff. (%) 17,64 19,20 19,20

+ 5% Bi-fazial Einstrahlung 20,16

+10 % Bi-fazial Einstrahlung 21,12

+15% Bi-fazial Einstrahlung 21,41

Einfluss der Moduleffizienz auf den LCOE Wert

Europa, Teile USA

S-Europa, Asien

Arabien, Zentr. Afrika

+15% rear illumination

LCOE source: Manufacturing the solar future ed. 2014

Mono-fazial 327 W bi-facial Rekord Modul HJT/SWCT 2015

PERC HJT

HJT bifacial

MB SWCT/HJT bi-fazial Module zeigen eine excelente LCOE

confidential

5. LCOE Betrachtung

Einfluss der Moduleffizienz auf den LCOE Wert

Stromgestehungskosten in €/kWh Quelle: Fraunhofer ISE 2013

PV klein

PV gross

Wind Onshore

Wind Offshore

Biogas Braun Kohle

Stein Kohle

GuD Erdgas

Zielbereich

Modifiziert aus P.Verlinden 2014

* Al-BSF & PERC (mono/multi)

*Standard

Technologie

5. LCOE Betrachtung

Einfluss der Moduleffizienz auf den LCOE Wert

Stromgestehungskosten in €/kWh Quelle: Fraunhofer ISE 2013

PV klein

PV gross

Wind Onshore

Wind Offshore

Biogas Braun Kohle

Stein Kohle

GuD Erdgas

Zielbereich

Modifiziert aus P.Verlinden 2014

Bifazial HJT/SWCT

* Al-BSF & PERC (mono/multi)

*Standard

Technologie

5. LCOE Betrachtung

1. Heterojunction Technologie (HJT) ist eine Solarzellen Technologie, die Bifazialität und Effizienz auf höchstem Niveau erreicht

2. HJT Technologie stellt besondere Anforderungen an die Verbindungstechnologie im Modul. Innovative Verbindungstechnologien -wie SWCT- sind erforderlich

3. Felddaten zur HJT/SWCT Technologie belegen höchste Performance der HJT Technologie

4. HJT in Kombination mit SWCT ermöglichen bereits heute LCOE Werte auf dem Niveau der Braunkohlebasierenden Energiegestehungskosten

Meyer

Burg

er

/ 01.0

1.2

013

24

6. Zusammenfassung