Zkušenosti z evropských projektů ve Fyzikálním ústavu AV ČR

Antonín Fejfarfejfar@fzu.cz

Projekty2009 – 2012 PolySiMode, FP7: ENERGY.2009.2.1.1, #240826 2002 – 2004 aSiNet, European thematic network on Amorphous Silicon Device Technology, FP5 Competitive and Sustainable Growth, (G5RT-CT-2001-05012)

Other EC projects (headed by J. Kočka):1. PECO 3029: "Accelerated tests and improvement of the stability of a-Si:H solar

cells“2. Copernicus PECO 7839: "Non-conventional preparation of light emitting silicon,

its transport and optical properties"3. supplement to CT 930312: "New and more stable a-Si:H based materials for

photovoltaics“…

PolySiMode

Improved Polycrystalline-Silicon Modules on Glass SubstratesContract number 240826FP7: ENERGY.2009.2.1.1: Efficiency and material issues for thin-film photovoltaics

2.4.2013 UK FSI VUT Brno 4/69

Czech RepublicSlovakiaSloveniaGreece

ItalySwitzerland

FranceAustria

SpainGermany

Great BritainGermany (reduced)

2.4.2013 UK FSI VUT Brno 5/69

Source: www.czrea.org

7.6.2012 Science cafe Ústí n.L.

6/69

hrozné strašné ničivé krupobití!

NREL chart

Partneři1. IMEC: Interuniversitair Micro-Electronica Centrum VZW2. CSG Solar AG3. Fraunhofer ISE: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der

angewandten Forschung e.V. 4. Fyzikální ústav Akademie věd České republiky (FZU)5. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

(HZB)6. Institut d'Electronique du Solide et des Systèmes (InESS),

Strasbourg, France

1984Established by state government of Flanders in BelgiumNonprofit organization, Initial investment: 62M€, Initial staff: ~70

2009One of the largest independent R&D organizations in its field, worldwideStaff: over 1750, Worldwide collaboration with many partnersRevenue: ~270 M€ 17% government/state funding

~7 mld. Kč, téměř jako celá AV ČR

factory in Thalheim, Germany, based on Pacific Solar, Australiacurrently producing 6-7% efficient modules (1.38 m2).production started in Aug. 2007 annual cap. 13 MWpguarantee : 90% power for 12 years, 80% for 25 yearsresistant to water, no TCOCost of Goods Sold per Watt Peak (COGS/Wp) 2.8€/W

Průmyslový partner:

Record minimodule 10.4%CSG Solar Pty, Ltd, Sydney

Partneři1. IMEC: Interuniversitair Micro-Electronica Centrum VZW2. CSG Solar AG3. Fraunhofer ISE: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der

angewandten Forschung e.V. 4. Fyzikální ústav Akademie věd České republiky (FZU)5. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

(HZB)6. Institut d'Electronique du Solide et des Systèmes (InESS),

Strasbourg, France

Anotace projektuCílem projektu je zvýšit účinnost a ekonomiku slunečních panelů založených na tenkých vrstvách. Tenkovrstvé polykrystalické sluneční články se nedávno staly slibnou alternativou k článkům založeným na křemíkových deskách. Krystalizace amorfního křemíku v pevné fázi (SPC) byla nedávno využita firmou CSG Solar AG, která tak dosáhla účinnosti minimodulů okolo 10%. V tomto projektu bude účinnost mimimodulů zvýšena cestou zlepšení krystalografické a elektronické kvality polykrystalického křemíku a vývojem nových metod pro zlepšení záchytu světla. Detailní charakterizace polykrystalického materiálu dovolí získat lepší porozumění vztahu mezi procesními parametry, elektrickými a optickými vlastnostmi materiálu a vlastnostmi výsledných slunečních článků. Hlavními cíly je získat ke konci projektu velkoplošné polykrystalické panely s účinnostmi 12% a s náklady 0,7 Euro na Watt-peak. Aktivní účast firmy CSG v projektu dovolí konsorciu připravit demonstrační moduly na pilotní lince CSG a také přesně určit vliv nově vyvinutých procesních kroků na ekonomiku polykrystalických panelů. Tak je zajištěna vysoká pravděpodobnost dovedení vyvinutých technologií do skutečné hromadné výroby ke konci projektu. Tyto cíle dobře zapadají do tématu výzvy ENERGY.2009.2.1.1 – Efficiency and material issues for thin-film photovoltaics. Očekávaný dopad předloženého projektu je zvýšení účinnosti polykrystalických panelů, a tudíž i zlepšení jejich ekonomiky. V projektu sdružují síly vedoucí evropské instituce pracující v oboru tenkovrstvých křemíkových polykrystalických slunečních článků, očekává se podstatné zrychlení ve zlepšování ekonomiky polykrystalických panelů.

Cílem projektu je zvýšit účinnost a ekonomiku slunečních panelů

a získat ke konci projektu velkoplošné polykrystalické panely s

účinnostmi 12% a s náklady 0,7 Euro na Watt-peak.

PolySiMode work packages:WP1: Polysilicon growth (Helholtz Berlin)WP2: Post-deposition treatments (ISE Fraunhofer)WP3: Advanced light confinement (IMEC)WP4: Electrical and optical characterization (FZÚ)WP5: Demonstration and cost calculations of new process steps (CSG Solar)

WP1: Polysilicon growth

• Polysilicon by crystallization(solid phase crystallisation, CSGzone melting recrystallisation ISE) • Polysilicon by direct deposition (APCVD –

IMEC, ISE, e-Beam)• Aluminium induced crystallization and

epitaxial thickening

WP2: Post-deposition treatments

2.1 Rapid thermal annealing (RTA).2.2 Hydrogen passivation.alternative to plasma hydrogenation,

passivation of defects using annealing in water vapor

WP3: Advanced light confinement

WP4: Electrical and optical characterization

• defect etching, EBSD, mRaman, XRD, RBS, ERDA, HRTEM. Phase Stepping Microscopy (PSM) and Coherence Phase Microscopy (CPM).

• EBIC, SSRM, PL, conductive AFM, Kelvin force microscopy, THz

• reflectance and transmission measurements, spectral response measurements

WP5: Demonstration and cost calculations of new process steps

Pilot line 30 x 39 cm2 samples with efficiencies above 12% Current projection of Cost of Goods Sold per Watt Peak (COGS/Wp) 1€/W for 2012,this project aims to reduce that value to 0.75€/Wp.

Řešení projektu

• Každý měsíc telefonická konference • Setkání každý půl rok• Kontrola projektu v ½ a ke konci

Int. Summer School on Physics at Nanoscale30th May- 4th June 2011, Devět Skal, Czech Republic

22

Změny projektu• Situace ve FV průmyslu se zásadně změnila

(souběh nadvýroby a finanční krize)• Firma CSG Solar se v roce 2011 dostala do

insolvence a pak ukončila činnost• Její roli v projektu převzaly dvě firmy:

– Suntech R&D (původně CSG Solar Australia)– Evonik (dříve firma Degusa)

Poučení

• Nároky na řešitele – dány náročností oboru.• Naopak: administrativní náročnost je malá.• Čekejte nečekané

Závěrem

• Zda je projekt úspěšný z pohledu EK, ještě nevíme.

• Z našeho pohledu byla úspěch už jen účast v něm

• Navázané vztahy dál pěstujeme.

Díky za Vaši pozornost.