Solar-Unternehmen stiften eine Professur

Aus der Krise gestärkt hervorgehen – diese Gesetzmäßigkeit gilt wohl auch für die Solarbranche. Zu deren erneutem Aufschwung soll das neue Unternehmen Region-Forschungsprojekt MechSi – Modellierung des mechanischen Verhaltens dünner Siliziumsubstrate und -solarzellen – am Fraunhofer CSP in Halle beitragen.  

Der 39-jährige Jens Schneider hat die von Solar-Unternehmen gestiftete Professur für „Mechanik von Werkstoffen der Photovoltaik“ inne. (Foto: PRpetuum GmbH)
Der 39-jährige Jens Schneider hat die von Solar-Unternehmen gestiftete Professur für „Mechanik von Werkstoffen der Photovoltaik“ inne.
Foto: PRpetuum GmbH
„Vereinfacht ausgedrückt: Wir gehen den mechanischen Eigenschaften von Silizium während und nach der Wafer-Herstellung tiefer auf den Grund“, sagt Jens Schneider. Er steht vor einer Dachstuhl-ähnlichen Konstruktion, auf der Solarmodule befestigt sind. Die bestehen aus Wafer-basierten Siliziumsolarzellen. „Sie sollen nicht nur das Licht einfangen, sondern dienen anstatt der Ziegel als Dachabdeckung “, erklärt Schneider. Dem Laien leuchtet ein, dass diese Module ganz besonderen Belastungen ausgesetzt sind.
 

Vorteile und Potenziale erschließen

„Etwa die Hälfte der Kosten eines Moduls machen die Solarzellen aus“, betont Jens Schneider: „Um die Herstellungskosten zu senken etwa durch Optimierung der Herstellungsprozesse, muss genau untersucht werden, wie sich das Material entlang der gesamten Produktionsstrecke vom Wafer über die Zelle bis zum Modul verhält.“

Jens Schneider zeigt Solarmodule, die innerhalb einer Dachabdeckung die Ziegel ersetzen werden und darum besonderen Belastungen ausgesetzt sind. (Foto: PRpetuum GmbH)
Jens Schneider zeigt Solarmodule, die innerhalb einer Dachabdeckung die Ziegel ersetzen werden und darum besonderen Belastungen ausgesetzt sind.
Foto: PRpetuum GmbH

Fünf Jahre war das Forschungsprojekt SiThinSolar – Entwicklung von Fertigungstechnologien für die effizientere und wirtschaftlichere Herstellung von siliziumbasierten Solarzellen und Solarmodulen – vom BMBF gefördert worden. Aktuell ist daraus eine Stiftungsprofessur für „Mechanik von Werkstoffen der Photovoltaik“ hervorgegangen, die Jens Schneider innehat. Zu seinem Aufgabenbereich gehören u.a. Vorlesungen an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur in Leipzig und die Leitung des BMBF-geförderten Forschungsprojektes MechSi.

„Inhaltlich“, so Schneider, „ist MechSi in drei Arbeitspakete eingeteilt.“ In einem werde untersucht, welchen Einfluss neue Herstellungsprozesse auf den Wafer haben. „Ob die hauchdünnen Siliziumscheiben per Diamant-Drahtsäge oder durch Splitting hergestellt werden, bestimmt am Ende deren unterschiedliche Eigenschaften. Das Forschungsprojekt soll klären, worin die Vorteile und Potenziale des jeweiligen Verfahrens liegen“, sagt Schneider.

In einem anderen Arbeitspaket würden unterschiedliche Herstellungsprozesse der Silizium-Wafer am Computer simuliert. Und im dritten werde untersucht, wie sich die Wafer bei der Verarbeitung zu Solarzellen und -modulen mechanisch verhalten, um daraus Handhabungs-Empfehlungen für die Firmen abzuleiten. Bei der Einführung neuer Prozesse gehe es am Ende schließlich auch um die Absenkung der Bruchrate, meint Schneider.

Forschung mit der Solarindustrie

Aus solchen Siliziumblöcken werden hauchdünne Wafer gesägt oder gesplittet. (Foto: PRpetuum GmbH)
Aus solchen Siliziumblöcken werden hauchdünne Wafer gesägt oder gesplittet.
Foto: PRpetuum GmbH
In den nächsten fünf Jahren werden fünf Nachwuchswissenschaftler im Forschungsprojekt tätig sein, teils auf dem Gebiet der „Modellierung des mechanischen Verhaltens dünner Siliziumsubstrate und -solarzellen“ promovieren. In der Region ansässige Hersteller- und Verarbeitungsfirmen sind an den Themen interessiert. Hanwha Q-Cells, Innotech Solar, PV Crystalox Solar, Smart Membranes, Siltectra, SITEC und die Leipziger Stiftung für Innovation und Technologietransfer finanzieren die Stiftungsprofessur von Jens Schneider.
 

Der 39-jährige Leipziger hat jahrelange Erfahrung auf diesem Gebiet. Dünnschichtprozesse am kristallinen Silizium waren sein Aufgabenbereich als Prozessingenieur bei der CSG Solar AG in Thalheim, bis die Firma der Solarkrise zum Opfer fiel. Das Fraunhofer Center für Silizium Photovoltaik – der Name lässt es ahnen – konnte den jungen Mann mit Expertenwissen gut gebrauchen. Seit 2011 leitet der promovierte Elektrotechniker dort die Forschungsgruppe „Modultechnologie“. „Meine Frau und ich fassten dann auch den Entschluss, in dieser Region zu bleiben“, sagt Jens Schneider und ergänzt, dass seine Eltern aus Sachsen stammen. Er selbst hat in Karlsruhe seine Abitur gemacht, in Duisburg und Berlin studiert und am Hahn-Meitner-Institut Berlin promoviert.

Nähere Informationen zur InnoProfile-Transfer-Stiftungsprofessur finden Sie hier.