Vom Konzept zur Massenproduktion: Die Reise von Risen Energy in die Welt der ultradünnen Wafer
NINGBO, China, 11. März 2026 /PRNewswire/ -- In den in der Branche immer wieder aufflammenden Diskussionen über „Weltraum-Photovoltaik" werden einige technische Schlüsseleigenschaften immer wieder betont: Leichtbauweise, hohe Ausgangsleistung, Strahlungsresistenz und langfristige Zuverlässigkeit. Diese Anforderungen lenken unseren Fokus natürlich auf eine Kerntechnologie, die wir bereits seit langem entwickeln und auch schon in großem Maßstab eingesetzt haben – die Anwendung ultradünner Siliziumwafer in Heterojunction-Solarzellen (Heterojunction Technology, HJT).
Wenn wir heute das von Risen Energy veröffentlichte technische Whitepaper „Risen Energy's HJT Hyper-ion: A White Paper on Development and Industrial Application of Ultra-Thin Silicon Wafers" (Das Risen Energy HJT Hyper-Ion: Ein Whitepaper zur Entwicklung und industriellen Anwendung ultradünner Siliziumwafer) erneut betrachten, stellen wir fest, dass viele der Ideen, die heute an der Grenze des Machbaren auftauchen, bereits in der dort dokumentierten praktischen technischen Logik enthalten waren. Dieses umfassende Dokument aus dem Bereich der Massenproduktion kann der Branche eine Perspektive bieten, die technische Erkenntnisse und praktische Unterstützung vereint.
1. Warum „dünn"? Eine unvermeidliche Wahl, begründet in der Art der Konstruktion
In dem White Paper weisen wir deutlich darauf hin, dass in der Kostenstruktur von HJT-Solarzellen die Siliziumwafer mit 55 % den größten Anteil ausmachen. Daher ist die Verwendung möglichst dünner Wafer die direkteste und wirksamste Methode zur Kostensenkung. Die Gründe dafür gehen jedoch über den wirtschaftlichen Aspekt hinaus. Sie sind grundlegend mit der Heterojunction-Technologie selbst verbunden.
Der gesamte Niedrigtemperatur-Fertigungsprozess von HJT-Zellen (<200 °C) und die vollständig symmetrische Zellstruktur ermöglichen eine sehr viel „sanftere" Verarbeitung des Wafers, wodurch Risiken wie Wafer-Verwerfungen und -brüche, die durch Hochtemperaturprozesse und asymmetrische Belastungen bei PERC- und TOPCon-Technologien verursacht werden, erheblich reduziert werden. Daher sind ultradünne Wafer nicht nur mit der Heterojunction-Technologie kompatibel – sie sind ein inhärenter Vorteil der HJT und eine der wichtigsten Voraussetzungen für ihre breitere Verwendung in der Zukunft.
2. Wie kann „dünn" zuverlässig sein? Systematische Balance von Effizienz, Ertrag und mechanischer Festigkeit
Wir haben eine Reihe von Untersuchungen und praktischen Versuchen durchgeführt, die sich auf Effizienz, Produktionsausbeute und mechanische Festigkeit konzentrieren:
2.1 Kompromisse bei der Effizienz
Unsere Versuchsergebnisse stimmen mit den Erkenntnissen aus der Fachliteratur überein und zeigen eine interessante Wechselbeziehung: Während der Kurzschlussstrom (Jsc) mit abnehmender Waferdicke sinkt, steigt die Leerlaufspannung (Voc). Der Füllfaktor (FF) bleibt relativ konstant. Innerhalb einer bestimmten „Plateauphase" ist die Abnahme der Gesamteffizienz der Zellen minimal und akzeptabel. Die Breite dieses Plateaus ist bei verschiedenen Zelltechnologien unterschiedlich. Bei Risen Energy haben die mit 110-μm-Wafern hergestellten HJT-Hyperion-Zellen bereits einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 26,4 % erreicht, wobei die besten Produktionschargen 26,6 % übersteigen. Diese Ergebnisse zeigen, dass bei der Heterojunction-Technologie eine geeignete Verringerung der Waferdicke die obere Leistungsgrenze nicht beeinträchtigt.
2.2 Optimierung der Fertigung
Wir haben die Waferkassettenkonfiguration neu gestaltet und von horizontaler auf vertikale Bestückung umgestellt, während wir gleichzeitig alle damit verbundenen Automatisierungs- und Transferprozesse in der gesamten Linie optimiert haben. Die Ergebnisse zeigen eine stabilisierte Ausbeute von durchgängig über 99,5 % bei einer Fragmentierungsrate von unter 0,25 %, was beweist, dass die mit der „Waferdünnung" verbundenen Herausforderungen bei der Herstellung durch systematische Prozess- und Anlageninnovationen bewältigt werden können.
2.3 Wiederentdeckung der mechanischen Festigkeit
Unsere Vergleichstests ergaben, dass 150 μm PERC- und 130 μm TOPCon-Zellen während des Biegetests zerbrachen. Wurde die Dicke jedoch auf unter 100 μm reduziert, wiesen die Zellen stattdessen eine ausgezeichnete Flexibilität auf. HJT-Zellen weisen eine außergewöhnliche Flexibilität auf, die neue Möglichkeiten für Leichtbaumodule und Anwendungen in speziellen Umgebungen schafft.
3. Vom Erdboden in den Weltraum: Ausdehnung der Tiefe von „dünn"
Unsere aktuellen HJT-Hyper-ion-Produkte für Freiflächen-PV-Anlagen verwenden ausschließlich 110-μm-Siliziumwafer und eine Solarzellendicke von etwa 95 μm. Bei dieser Dicke haben wir ein optimales Gleichgewicht zwischen Effizienz, Ausbeute und Zuverlässigkeit bei gleichzeitig deutlicher Kostenreduzierung erreicht. Dies ist jedoch nur ein Aspekt unserer technischen Möglichkeiten.
Insbesondere für Photovoltaik-Anwendungen im Weltraum, wo ein extrem hohes Leistungsgewicht erforderlich ist, müssen Solarzellen in der Regel 70 μm oder noch dünner sein. Dank der jahrelangen Erfahrung mit der ultradünnen HJT-Wafertechnologie ist Risen Energy in der Lage, Zellen mit einer Dicke von weniger als 70 μm herzustellen.
4. Wie kann „dünn" auch effektiv sein? Systeminnovation von der Zelle bis zum Modul
Herkömmliches Hochtemperaturlöten ist für solche dünnen Zellen nicht mehr geeignet. Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat Risen Energy die spannungsfreie Zellverbindungstechnologie „Hyper-link" entwickelt. Diese Technologie, die durch mehr als 50 exklusive Patente geschützt ist, vermeidet lötbedingte thermische Spannungen und passt perfekt zu den niedrigen Temperaturmerkmalen der Hyperjunction-Technologie und den physikalischen Eigenschaften ultradünner Zellen.
Diese Innovation wird durch strenge Zuverlässigkeitstests gestützt, die die Anforderungen der IEC-Normen weit übertreffen: 5400 Pa statische Belastung, 10.000 dynamische Belastungszyklen, 2000 Stunden feuchte Hitze (DH2000), 400 thermische Zyklen (TC400) und weitere beschleunigte Alterungstests. Die Ergebnisse bestätigten, dass Hyper-ion-Module, die ultradünne Wafer und die Hyper-link-Technologie verwenden, Leistungseinbußen aufweisen, die weit unter den Standardanforderungen liegen.
5. Integrierte Forschung und Entwicklung
Bei der Betrachtung unserer Reise hin zu ultradünnen Wafern liegt der eigentliche Fortschritt nicht nur in einzelnen technologischen Durchbrüchen, sondern auch in integrierten Innovationen bei Wafern, Zellen und Modulen. Waferdünnung, Metallisierung mit niedrigem Silbergehalt, Zero-Busbar-Zellen und Hyper-link-Technologien fügen sich wie Puzzleteile unter einem einheitlichen Konstruktionsprinzip zusammen und führen letztendlich zur Wettbewerbsfähigkeit der Hyper-ion-Produkte.
Die Entwicklung ultradünner Wafer durch Risen Energy begann als Reaktion auf die Notwendigkeit von Kostensenkungen in der Industrie und war dank der Berücksichtigung technologischer Grundlagen und des Engagements für systematische Innovationen erfolgreich. Mit der erneuten Veröffentlichung und Weitergabe dieses Whitepapers möchten wir unseren aktuellen Stand der Betrachtungen und der industriellen Praxis vorstellen und gemeinsam mit Partnern aus der gesamten Branche daran arbeiten, die Photovoltaik-Technologie in eine Zukunft zu führen, die leichter, stärker und kreativer ist als je zuvor.
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