PV-CSS®
Wir, das Startup PV-CSS®, erforschen und entwickeln eine extrem einfache Technik für Photovoltaik Produktion. PV-CSS® benötigt für Solarzellen-Silizium und die geplante Solarzellenherstellung 0% Silizium Importe! Unserer Innovation führt zu der Möglichkeit voraussichtlich den Klimawandel schneller zu verzögern. Voraussetzung dafür ist der zukünftig schwerpunktmäßige Einsatz geplanter PV-CSS® Solar-Produktion in Deutschland und auch in befreundeten Ländern.
(China liefert 87% (2022) der Weltproduktion und -Versorgung von Solarmodulen, Produktionsmittel sowie Zubehör für Photovoltaik [1]. Bei Siliziumwafer für Photovoltaik sind es mittlerweile über 97%.)
Erwartungen
Wir erwarten für Solarzellen- und Modulproduktion folgende Vorteile mit unsererm innovativen Forschung- und Entwicklungsergebnis PV-CSS®:
- Nationale und Europäische Unabhängigkeit von Photovoltaik-Importen. Alle Rohstoffe stehen zur Verfügung, das Ausgangsmaterial ist hinreichend vorhanden.
- Mehr als 70% CO2 Verringerung und 70% Energieeinsparung verglichen mit der konventionellen Fertigung, durch erhebliche Vereinfachung der Produktion.
- Einen optimalen Wirkungsgrad können wir ebenfalls erwarten, die Reinheit des Siliziumkristalls und die vorteilhaft dünne synthetisierte Siliziumschichtdicken weisen unzweifelhaft darauf hin.
Durchbruch
PV-CSS® bringt voraussichtlich einen Durchbruch in der Solarmodul Herstellung, welcher mit einem Produktionsablauf in revolutionärer Methode die herkömmliche Technologie weit übertrifft. In Einfachheit, Energieeffizienz und Umweltschonung. Dieser wegweisende Ansatz führt zu innovativen Solarmodulen mit minimalem ökologischen Fußabdruck und stellt einen Fortschritt dar, der das Zeug dazu hat den Status quo der Solarmodulproduktion grundlegend zu verändern.
Neu !
6. Oktober 2023: Wir freuen uns über die erste funktionierende Solarzelle auf der Basis von CSS-Silizium! Es handelt sich um ein erstes Ergebnis (HIT-Zelle), welches die Funktionalität auch schon ohne Optimierung unerwartet gut darstellt!
PV-CSS®: Chemische Grundlage ist ein aluminothermischer Reduktionsprozess des im Glas zu etwa 72% enthaltenen Siliziumdioxids (SiO2):
4 Al + 3 SiO2 → 3 Si + 2 Al2O3
Unter Wärme und Druck wird Silizium direkt aus der oberen Glasschicht synthetisiert, welches fest mit dem verbliebenden Glasträger verbunden ist. Ergebnis ist eine multikristalline Siliziumschicht auf dem Glas. Ein effektiverer Prozess ist kaum vorstellbar. Dabei ist es erstmalig möglich, prozessinhärent eine kristalline Silizium-Dünnschicht mit Rückseitenleitung auf Glassubstrat bereitzustellen ohne vorher Silizium dazu benötigen zu müssen. Die Solarzellenfunktion konnte gezeigt werden. Im Zusammenhang mit der Reinheit des Siliziums, bedingt durch den Niedertemperatur-Kristallisationsprozess, können wir einen hohen Wirkungsgrad erwarten, welcher mit dem der aktuell führenden, konventionellen Solarzellentechnologie vergleichbar ist.
Probleme konventioneller Produktion von Siliziumwafern zeichnen sich durch PV-CSS® erst ab, und zwar durch die sehr aufwändige Herstellung:
- Reduktion von Quarzsand,
- Reinigung von Rohsilizium durch Auflösen in Salzsäure und chemischer Gasphasenabscheidung,
- Silizium-Kristallisation durch erneutes Einschmelzen,
- kontrollierte Abkühlung, Silizium-Bulk in möglichst dünne Scheiben sägen.
Die Waferproduktion ist sehr energieintensiv und verursacht damit entsprechend hohe Treibhausgas-Emmision und Umweltbelastungen. Hinzu kommt eine derzeit alternativlose Abhängigkeit für den Solarenergie-Einsatz: China produziert u.a. weit über 90% aller Silizium-Wafer für den Weltmarkt! [2]. Ähnlich wie beim Erdgas könnte eine einseitige Abhängigkeit zu massiven Lieferproblemen führen.
Drei absolvierte Studien zur Machbarkeit, gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU AZ 32945_01 /_02/_03), zeigen die Machbarkeit und die elektronische Eignung des synthetisierten Siliziums mit erstaunlich guten Ergebnissen.
Dieses neue Verfahren wurde durch die TU Braunschweig zum Europäischen Patent angemeldet, erteilt am 16.11.2022: EP3513425
Institut für Halbleitertechnik der TU Braunschweig,
Institut für Chemie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg,
MBE Leibniz Universität Hannover,
Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. (Leibniz-IPHT) und
Physikalische Chemie Universität Hamburg.
PV-CSS® ist ein eingetragenes Warenzeichen
