12.03.2021 - Story

Drei Teams, ein Ziel: Effizienz

Meyer Burger ist ein Innovationsführer der PV-Industrie. Die Forschungsteams arbeiten eng zusammen. Hier gewähren sie Einblick in ihr Erfolgsrezept. Die SmartWire Connection Technologie (SWCT) und die HJT-Zelltechnologie sind am Firmenhauptsitz in Thun und bei Meyer Burger Research entwickelt worden. Die beiden Innovationen verhelfen dem Unternehmen gegenüber Mitbewerbern zu einem signifikanten Vorsprung.

 

Dieser Vorsprung ist kein Grund, um sich zufriedenzugeben. Das Forschungs- & Entwicklungsteam von gut 30 Personen beschäftigt sich bereits mit der nächsten Generation von Modulen. Die hocheffiziente, kostengünstige und äusserst robuste SmartWire Connection Technologie bleibt grundsätzlich für die kommende Zellgeneration die beste elektrische Verbindungs-Technologie, ist Gerhard Marti, Leiter der Modulentwicklung, überzeugt. Er und sein Team forschen gerade daran, wie sie Materialien und Bauweise verbessern können.

In Handarbeit bauen sie Testmodule: Hocheffiziente Solarzellen werden millimetergenau zusammengefügt, miteinander mit speziellen Elektrodenmaterialien verschaltet. Weitere Schutzschichten und das Deckglas werden darübergelegt und im Laminator die Kunststoffe polymerisiert und gepresst. Gesucht werden die idealen Materialkompositionen für das Modul, damit das Licht ungehindert auf eine Zelle trifft und die Zellen gleichzeitig bestmöglich eingekapselt und geschützt sind.

 

Testen, testen, testen

Jede Modulvariante wird anschliessend geprüft: Das fertige Modul mit Elektrolumineszenz wird durchleuchtet, bei voller Leistung extremen Temperaturen von –40°C bis +85°C sowie intensiver UV-Strahlung ausgesetzt. Zum Check gehören ausserdem mechanische Belastungstests sowie ein Dauertest über Monate in der Klimakammer. Alle Prototypen werden in Thun bis zu sechs Mal statt wie in den internationalen Prüfnormen vorgeschrieben nur einmal getestet. Das ausgereifte und massenproduzierte Produkt muss schliesslich unter allen Wetter- und Klimabedingungen während 25 bis 30 Jahren zuverlässig Strom liefern.

 


 

"Volle Transparenz, Nähe und eine gemeinsame Firmenkultur bringen uns entscheidende Vorteile für die Weiterentwicklung."

Christoph Gurtner, Research-Team, Thun
 


 

Historisch betrachtet ist Meyer Burger ein Technologie-Entwickler und Maschinenbauer für die gesamte PV-Industrie. In Thun werden weiterhin auch Fertigungsprozesse optimiert, Maschinen zur elektrischen Kontaktierung von Solarzellen entwickelt und die industrielle Produktion von Serienmaschinen in der zentralen Maschinenfertigung von Meyer Burger in Hohenstein-Ernstthal (Deutschland) begleitet. Wo möglich kooperiert Meyer Burger mit Instituten, Partnern und Lieferanten. Seit zwei Jahren tüfteln die hauseigenen Ingenieure an Maschinen zur Verarbeitung der nächsten Zellgeneration. Das Team baut an Prototypen für die zukünftige Fertigung dieser neuen, deutlich verbesserten Solarmodule. In einem einzigen Modul werden über 2000 elektrische Kontaktstellen automatisch mit höchsten Durchsätzen verlegt und verbunden.

 

Äusserst wertvolles Feedback

Rückmeldungen aus der Anwendung der Maschinen und Technologien in der eigenen Fertigung bei Meyer Burger sind für die praxisnahe Forschungstätigkeit sehr wertvoll und erzeugen eine höhere Entwicklungseffizienz. Teammitglied Christoph Gurtner sagt: «Wir freuen uns auf das ungeschminkte Feedback unserer Kolleginnen und Kollegen aus Deutschland, wenn die neuen Maschinen im Dauereinsatz stehen werden. Volle Transparenz, Nähe und eine gemeinsame Firmenkultur bringen uns entscheidende Vorteile für die Weiterentwicklung.»

Neuchâtel Sekunde der Wahrheit: Pasan-Geräte simulieren Sonnenlicht und messen die elektrische Leistung mit höchster Präzision.

Die am Hauptsitz in Thun entwickelte SmartWire Connection Technologie: hocheffizient, kostengünstig und äusserst robust.

Thun Gabriela, Frederic, Pascal und Christoph: Team-Spirit, gemeinsame Firmenkultur und Praxisnähe fördern die Innovationskraft.

Eine knappe Autostunde von Thun entfernt befinden sich in Neuchâtel (Neuenburg) zwei weitere Forschungsstandorte von Meyer Burger. Das ist kein Zufall, diese Region zwischen Bern und Genf ist das Zentrum der Schweizer Präzisionsindustrie, allen voran der Uhrenindustrie. Die Pasan SA gehört seit zehn Jahren zu Meyer Burger, ihr Gründer arbeitete zuvor bei einem Uhrenhersteller von Weltruf.

Dieser Hintergrund prägte das Unternehmen. Pasan entwickelt und produziert hochpräzise und zuverlässige Zell- und Modultester, die weltweit als Standard gelten. Pasan ist sozusagen die Rolex der Modulmessindustrie. Die Pasan-Geräte simulieren Sonnenlicht und messen die elektrische Leistung der Zelle oder des Moduls. Sie sind ein integraler Bestandteil von Meyer Burgers zukünftigen Produktionslinien in Bitterfeld-Wolfen und Freiberg, aber auch am internationalen Markt präsent. Nahezu alle führenden Hersteller von Solarmodulen verwenden Messtechnik von Pasan.

Mit Geschäftsführer Rajesh Ambigapathy arbeitet ein Kernteam von Ingenieuren bei Pasan an Messmöglichkeiten für die nächste Generation von Zellen und Modulen. «Wir befassen uns mit alternativen Lichtquellen, der Verbesserung unserer Messverfahren und der Kontaktierung. Wir stehen in engem Kontakt mit den Teams in Hauterive und Thun. Wir orientieren uns an deren Bedürfnissen, damit sie neu entwickelte Zellen und Module akkurat messen können.»

Bei Meyer Burger Research in Hauterive am Ufer des Neuenburger Sees steht die Zellforschung im Mittelpunkt. Hier wurde wesentlich die Heterojunction-Technologie (HJT) mitentwickelt. Den Forschungsansatz umschreibt der Leiter Forschung & Entwicklung, Damien Lachenal, folgendermassen: «Herauszufinden, wo wir Effizienz verlieren und wie wir dies künftig vermeiden können.» Tönt einfach, ist es nicht. Das Team besteht aus Physikern für Solarzellen, Plasmaphysikern, Ingenieuren, Technikern, Chemikern und Software-Spezialisten. Mit ausgeklügelten Experimenten identifizieren diese Schwachstellen und prüfen Verbesserungsmöglichkeiten. Im Wochentakt werden Versuchsanlagen aufgebaut, und etwa jedes zehnte Experiment führt zu erhofften Fortschritten.

 

Enge Partnerschaft mit CSEM

Problemstellungen werden oftmals mit Unterstützung des benachbarten CSEM angegangen, einem Schweizer Forschungs- und Entwicklungszentrum in öffentlich-privater Partnerschaft. Das CSEM ist auf Photovoltaik und Energiemanagement bis hin zu Bio-Wissenschaften spezialisiert.

 



"Unser Forschungsansatz ist, herauszufinden, wo wir Effizienz verlieren und wie wir dies künftig vermeiden können."

Damien Lachenal, Head of Research & Development, Hauterive
 


 

Es zählt an mehreren Standorten rund 500 hochqualifizierte Experten. «Wir konnten Meyer Burger beim Aufbau eines erstaunlichen Technologieportfolios helfen. Damit können sie in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle in der PV-Fertigung spielen», sagte Christophe Ballif, Vizepräsident des CSEM und Direktor des PV-Zentrums anlässlich der Verlängerung der Partnerschaft mit Meyer Burger. Seit 20 Jahren beschäftigt Ballif sich mit der Nutzung der Sonnenenergie. Er war 2016 Träger des Becquerel-Preises, eine der weltweit renommiertesten Auszeichnungen in diesem Bereich.

 

Nächste Zellgeneration

Die nächste Zellgeneration dürfte im Vergleich mit der aktuellen HJT-Zelle nochmals eine deutlich verbesserte Effizienz aufweisen. Die Vorderseite der Zelle wird transparenter und kann so das Sonnenlicht noch besser ausnutzen. Auch an der Kosteneffizienz wird gearbeitet. Till Kössler betreut eine Testserie, um bei der Beschichtung der Siliziumwafer, dem Kernstück aller Zellen, herauszufinden, wie weit wertvolles und teures Silber durch Alternativmaterialien ersetzt werden kann. «Das wird eine merkliche Kostenersparnis ermöglichen, was unsere Wettbewerbsfähigkeit ausbauen hilft», sagt er. Vier Jahre dauerte die Forschung, bevor der neue Zelltyp bald in der Massenproduktion erprobt wird.





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