TOUCAN-Evolution

Teilvorhaben: Numerische Simulationen von Nasschemie-Carrier- und Glas-Carrier-Designs

Projektlaufzeit: 06/2025 – 05/2028

Zukunftsfähige Photovoltaikproduktion in Europa: Skalierung der TOPCon-Technologie

Das Vorhaben verfolgt das Ziel, die TOPCon-Technologie (Tunnel Oxide Passivated Contact) so weiterzuentwickeln, dass sie in der industriellen Fertigung international wettbewerbsfähig ist und damit Maschinen, Prozesse und Know-how für eine leistungsfähige Photovoltaikproduktion in Europa dauerhaft gesichert werden. Vor dem Hintergrund ambitionierter Ausbauziele im Bereich der erneuerbaren Energien ist eine Rückverlagerung und Stärkung der Wertschöpfung in der Solarzellen- und Modulherstellung von zentraler Bedeutung.

TOPCon hat sich in der Fachwelt als naheliegender Nachfolger der sog. PERC-Technologie etabliert und ermöglicht höhere Wirkungsgrade durch verbesserte Passivierungskonzepte. In den vergangenen Jahren wurden unterschiedliche Prozessrouten und Passivierungsansätze erprobt und in Richtung wirtschaftlicher Serienprozesse weiterentwickelt. Das Vorhaben knüpft hier an und adressiert den Übergang von der Pilot- zur robusten Großserienfertigung.

Im Beitrag der HTWK werden zwei komplementäre Schwerpunkte bearbeitet, die direkt auf Nasschemie-Prozesse und die Emitterdiffusion ausgerichtet sind. Ein Schwerpunkt liegt in der gemeinsamen Entwicklung optimierter Carrier mit der RENA Technologies GmbH für die nasschemische Behandlung von Wafern. Ziel ist ein höherer Durchsatz bei stabiler Qualität. Mithilfe von Simulationen werden Haltepunkte und Abstände so gestaltet, dass Verformungen vermieden und benachbarte Wafer nicht in Kontakt geraten. Die relevanten Prozesskräfte werden an RENA-Anlagen ermittelt; die aus den Simulationen abgeleiteten Designs werden danach unter realitätsnahen Bedingungen erprobt und bewertet. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Modellierung der Emitterdiffusion, um die Verteilung der Dotiergase in den Öfen zu homogenisieren. Untersucht werden Strömungen und Gaszusammensetzungen; Messungen bei der centrotherm international AG kalibrieren einen digitalen Zwilling, aus dem robuste Prozesskriterien und optimale Einstellungen abgeleitet werden. So lassen sich Ausbeute, Gleichmäßigkeit und Durchsatz gezielt steigern.

Die Ergebnisse von TOUCAN-Evolution werden auf wachstumsstarke Segmente der Photovoltaik ausgerichtet, insbesondere Aufdachanwendungen und Building-Integrated Photovoltaics (BIPV). Hierfür sind reproduzierbare Qualität, belastbare Prozessfenster und verlässliche End-of-Line-Prüfungen entscheidend. Das Vorhaben schafft die Grundlage für ganzheitliche Produktionslösungen („turnkey-fähig“) und unterstützt die skalierbare Industrialisierung in Europa. TOUCAN-Evolution zielt damit auf die Stärkung der europäischen Wertschöpfungsketten in der Photovoltaik, die Schaffung und Sicherung von Arbeitsplätzen, den Ausbau von Labor- und Pilotinfrastruktur sowie die Überführung der Ergebnisse in industriell einsetzbare Referenzprozesse. Durch die Kombination aus technologischer Exzellenz, industrieller Umsetzbarkeit und systematischer Qualitätssicherung leistet das Vorhaben einen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Solarindustrie. Es ebnet den Weg für effiziente TOPCon-Produktionslinien und unterstützt die Versorgung mit hochwertigen Solarzellen und Modulen für Dächer, Fassaden und weitere Anwendungen.

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

RENA Technologies GmbH | Dipl.-Phys. Benedikt Straub

• RENA Technologies GmbH
• ISC Konstanz e.V.
• centrotherm international AG
• ISRA Vision GPsolar
• TU Bergakademie Freiberg, Institut für Anorganische Chemie