Greentech: NexWafe entwickelt ultradünne PV-Wafer fürmehr bei Solar-Effizienz und Skalierbarkeit

Das Freiburger Greentech-Unternehmen NexWafe hat Eigenabgaben zufolge bedeutende Durchbrüche in seiner Technologie zur Herstellung von Solarwafern erzielt: NexWafe erreicht Zellwirkungsgrade von 24,4 %, die mit denen herkömmlicher Czochralski (CZ)-Wafer in der Produktion vergleichbar sind, während gleichzeitig erhebliche Kosteneinsparungen möglich werden.

Zusätzlich präsentiert NexWafe Entwicklungen bei ultradünnen Wafern für Weltraumanwendungen und vielversprechende Daten zu Tandemzellen der nächsten Generation.

Damit demonstriert NexWafe die Vielseitigkeit und das Potenzial seiner ultradünnen PV-Wafer-Technologie EpiNex für zahlreiche zukunftsweisende Anwendungen in der Solarindustrie.

Ultradünne PV-Wafer EpiNex erreicht CZ-Benchmarks

Die EpiNex-Solarwafer von NexWafe erreichten einen Wirkungsgrad von 24,4 % auf einer kommerziellen M6-Heterojunction-Zelllinie (HJT) und sind damit zum ersten Mal gleichauf mit herkömmlichen CZ-Wafern. Module, die sowohl aus TopCon als auch aus HJT-Solarzellen mit EpiNex Wafern hergestellt werden, erreichen oder übertreffen die Leistung von Modulen mit CZ-Wafern.

Das Erreichen dieser Meilensteine bestätigt, dass das direkte Gas-to-Wafer-Verfahren von NexWafe ein vollwertiger Ersatz für herkömmliche CZ-Wafer ist und gleichzeitig das Potenzial für erhebliche Kosteneinsparungen bietet, indem es Materialverluste reduziert, den Energieverbrauch um 40 % senkt und den Prozessschritt des Sägeschadenätzens in der Zellproduktion eliminiert.

Solarzellen für Weltraumanwendungen und Tandemzellen

Während bei der herkömmlichen CZ-Technologie bis 50 % des eingesetzten Siliziums verloren geht, reduziert die EpiNex Technologie diesen Verlust auf unter 10 %, vor allem durch die Vermeidung von Sägeschnittverlusten.

Die EpiNex-Technologie ist darüber ideal geeignet, um die Anforderungen der nächsten Generation von Solarzellen für Weltraumanwendungen und Tandemzellen zu erfüllen. Diese Anwendungen erfordern dünnere Wafer mit verbesserter thermischer Stabilität, geringer Oberflächenrauheit und hervorragender Materialqualität – Fähigkeiten, die EpiNex in einzigartiger Weise bieten kann.

Der Sauerstoffgehalt von EpiNex-Wafern ist zudem 20-mal niedriger als bei herkömmlichen CZ-Wafern. Dies ermöglicht thermische Stabilität und trägt zur Verbesserung der Zellleistung bei.

Weltraumanwendungen

NexWafe verwendete EpiNex-Wafer zur Entwicklung ultradünner 70μm-Solarzellen, um der wachsenden Nachfrage nach Solarzellen für die Stromversorgung von Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen gerecht zu werden.

Diese Zellen weisen einen Wirkungsgrad auf, der mit dem einer konventionellen CZ PERC Solarzelle vergleichbar ist, und bieten einen erheblichen Vorteil im Verhältnis von Leistung zu Gewicht, was sie ideal für Weltraumanwendungen macht.

Greentech Solar: Tandem-Solarzellen

NexWafe hat auch bedeutende Fortschritte bei den Zellanwendungen der nächsten Generation gemacht. In Zusammenarbeit mit Le Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique S.A. (CSEM) erreichten Tandem-Perowskit-Zellen unter Verwendung der EpiNex-Wafer von NexWafe einen Wirkungsgrad von 28,9 %, was ihr Potenzial für fortschrittliche Solartechnologien demonstriert. Mit ihrer überlegenden Oberflächenrauheit im Nanomaßstab bieten die EpiNex-Wafer die ideale Basis für die nächste Generation kostengünstiger Tandem-Perowskit-Zellen.

Wafer-Lieferkette

Heute kontrolliert China 99 % der weltweiten konventionellen CZ- Wafer-Kapazitäten von einem Terawatt, was zu erheblichen Schwachstellen in der Lieferkette führt.

Um wettbewerbsfähig zu sein, erfordert das Reshoring der Produktion kontinuierliche Verbesserungen bei den Kosten und der Zelleffizienz. Die patentierte Technologie von NexWafe macht dies möglich. Durch die Verringerung des Materialabfalls und des Energieverbrauchs verschiebt NexWafe die Waferherstellung auf eine neue Kostenkurve, bei gleichzeitig höherer Leistung.

Bereit für die Produktion im Gigawatt-Maßstab

Mit Blick auf die Zukunft entwickelt NexWafe das Design seiner Epitaxy Anlage weiter, die bis Juni 2025 fertiggestellt werden soll. Dieses innovative System nutzt fortschrittliche Heizsysteme und die chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck, um monokristallines Silizium auf einer Fläche von 1,3 m x 50 cm abzuscheiden, was mehr als vierzehn G12-Wafern in einem einzigen Durchgang entspricht.

 

Dies ist die größte jemals für die epitaktische Siliziumabscheidung erreichte Fläche. Mit nachgewiesenen Abscheideraten von 5 Mikrometern pro Minute und einer Temperaturgleichmäßigkeit, die eine Gesamtdickenvariation (TTV) von unter 40 % erreicht, stellt die diese Plattform einen bedeutenden Sprung in der Skalierbarkeit der Fertigung dar.

Kommerzielle Zugkraft

NexWafe sicherte sich bedingte Kaufverträge für die Produktion im Gigawatt-Maßstab, die sowohl auf konventionelle Energieversorger als auch auf den Weltraummarkt abzielen. Diese Vereinbarungen zeigen die kommerzielle Wettbewerbsfähigkeit von NexWafe und das Potenzial, die Produktion mit signifikanten prognostizierten CapEx- und OpEx-Einsparungen pro Gigawatt in Indien, Nordamerika und Europa zu ermöglichen.

In großem Maßstab reduzieren EpiNex-Wafer außerdem die CO2-Emissionen um 40 % und tragen damit positiv zu den Dekarbonisierungszielen der Industrie bei.