Die Wafer werden größer und größter: Der neuesten ITRPV-Roadmap für Photovoltaik zufolge haben mehr als die Hälfte der in diesem Jahr produzierten Wafer eine Kantenlänge von mehr als 180 Millimetern. Für die Hersteller bedeutet das mit Blick auf die Laserbearbeitung der Wafer eine Herausforderung. Denn bei der Produktion von PERC-Zellen werden mit Laserpulsen lokal dünne isolierende Schichten für die elektrische Kontaktierung geöffnet. Eine größere Bearbeitungsfläche bedeutet dort entweder eine stark verringerte Verfahrgeschwindigkeit des Laserstrahls oder aber größere Strukturgrößen. Das führt entweder zu einem Durchsatz- oder einem Qualitätsverlust.
Forscher des Fraunhofer ISE haben nun eine neue Anlage für die Laserbearbeitung von Wafern mit bis zu 210 Millimeter Kantenlänge entwickelt, die diese Probleme lösen soll. So prozessiert sie die Wafer kontinuierlich, während sie sich auf einem Band mit hoher Geschwindigkeit unter dem Laserscanner hindurchbewegen. Damit könnten auch groflächige Waferformate wie M12 oder G12 mit hohem Durchsatz und kleinen Strukturgrößen umgesetzt werden. Dem Fraunhofer-Institut zufolge ist die Anlage in der Lage, für große Solarzellen eine halbe Million Kontaktöffnungen pro Sekunde herstellen, mit einem effektiven Durchsatz von über 15.000 Wafern pro Stunde.
Ermöglicht werde dies durch den Einsatz der „Polygon-Scan“-Technologie des Projektpartners Moewe Optical Solutions, bei der ein schnelldrehendes Spiegelrad den Laserstrahl mit mehr als 3000 Kilometern pro Stunde über die Probe bewegt. Dies ist etwa 20-mal schneller als es heute gebräuchliche Galvanometer-Scanner leisten. „Um das Potenzial der ultraschnellen Scanner und Laser zu erschließen, haben wir eigens für die Anlage eine Sensorik entwickelt, die trotz der Hochgeschwindigkeit die geforderte Positioniergenauigkeit ermöglicht“, sagt Fabian Meyer, Teamleiter für Laseranlagenentwicklung am Fraunhofer ISE. Mit 15.000 Solarwafern pro Stunde liege der Durchsatz der neuen Anlage deutlich über dem Industriestandard von derzeit 7000 pro Stunde. Darüber hinaus wies sein Team nach, dass mit der Demonstrator-Anlage bearbeitete PERC-Solarzellen den gleichen hohen Wirkungsgrad aufweisen wie nach aktuellem Industriestandard hergestellte Zellen.
Wegen der niedrigen laufenden Kosten der Laserprozessierung erwarten die Forscher deutliche Kostenvorteile ihrer Hochdurchsatz-Technologie. „Die Ergebnisse des Forschungsteams leisten deshalb einen wichtigen Beitrag zur Produktivitätssteigerung und Kostenreduktion in der Solarzellenherstellung“, sagt Ralf Preu, Bereichsleiter Photovoltaik-Produktionstechnologie am Fraunhofer ISE. „Das demonstrierte Anlagenkonzept ist wegweisend für die Strukturierungsprozesse in der Photovoltaik-Produktionskette.
Dieser Inhalt ist urheberrechtlich geschützt und darf nicht kopiert werden. Wenn Sie mit uns kooperieren und Inhalte von uns teilweise nutzen wollen, nehmen Sie bitte Kontakt auf: redaktion@pv-magazine.com.
Mit dem Absenden dieses Formulars stimmen Sie zu, dass das pv magazine Ihre Daten für die Veröffentlichung Ihres Kommentars verwendet.
Ihre persönlichen Daten werden nur zum Zwecke der Spam-Filterung an Dritte weitergegeben oder wenn dies für die technische Wartung der Website notwendig ist. Eine darüber hinausgehende Weitergabe an Dritte findet nicht statt, es sei denn, dies ist aufgrund anwendbarer Datenschutzbestimmungen gerechtfertigt oder ist die pv magazine gesetzlich dazu verpflichtet.
Sie können diese Einwilligung jederzeit mit Wirkung für die Zukunft widerrufen. In diesem Fall werden Ihre personenbezogenen Daten unverzüglich gelöscht. Andernfalls werden Ihre Daten gelöscht, wenn das pv magazine Ihre Anfrage bearbeitet oder der Zweck der Datenspeicherung erfüllt ist.
Weitere Informationen zum Datenschutz finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.