Leybold Optics liefert Vakuumanlagen für CIGS-Applikationen

Das international agierende Unternehmen Leybold Optics GmbH, Alzenau/Deutschland gilt als wegweisender Anbieter von Vakuum-Systemen für CIGS-Anwendungen. Experten(1) zufolge wird der Anteil der Dünnschichtmodule unterschiedlicher Technologien am Weltmarkt auf 30 Prozent ansteigen. Dank erreichbarer Effizienzwerte zählt CIGS mittlerweile zu der Dünnschichttechnologie mit dem größten Wachstumspotenzial.
CIS- oder CIGS-Dünnschichtmodule bestehen aus I-III-VI-Verbindungshalbleitern, die in unterschiedlichen Kombinationen verwendet werden. Die Abkürzung CIGS steht für die eingesetzten Elemente Kupfer (Cu), Indium (In), Gallium (Ga) und/oder Selen (Se). Für Einsparungen – nicht nur im Energieaufwand, sondern auch in den Material- und Herstellungskosten – ist in der CIGS-Technologie hohes Potenzial vorhanden. Dank geringer Schichtdicken können je nach Substrat auch flexible Solarmodule hergestellt werden.
Leybold Optics verfügt für alle im Vakuum vorkommenden CIGS-Prozesse, ob auf Glassubstraten oder auch auf flexiblen Substraten, über das entsprechende Anlagenportfolio. Im ersten Prozessschritt wird das Substrat, beispielsweise Glas, zunächst mit Molybdän (Mo) beschichtet, das als Rückkontakt dient. Danach wird der Absorber aus den Elementen Kupfer, Indium und Gallium mit anschließender Erhitzung in einer Selen-Atmosphäre hergestellt. Der abschließende, leitfähige und transparente Frontkontakt besteht aus aluminium-dotiertem Zinkoxid (AZO). Zwischen Absorber und Frontkontakt befinden sich Pufferschichten aus beispielsweise Indiumsulfid (In2S3 CdS) und undotiertem Zinkoxid (ZnO). Die Molybdän- und Zinkoxid-Schichten werden durch Sputtern hergestellt. Dafür bietet Leybold Optics mit seiner H-Serie horizontale und mit der A-Serie vertikale Sputteranlagen an.
Dagegen kann der Absorber beispielsweise durch thermische Verdampfung oder durch Sputterbeschichtung mit anschließender Erhitzung in einer Selen-Atmosphäre produziert werden. Speziell für diesen Selen-Prozess – aber auch für andere Anwendungen – wurde von Leybold Optics der Selen-Verdampfer Selenia entwickelt. Das bereits erfolgreich vermarktete System arbeitet mit linearen Selen-Quellen, die für eine hervorragende Schichthomogenität selbst bei extrem hohem Durchsatz sorgt. Das Prinzip des Selenia erlaubt das Nachfüllen des Selen-Reservoirs während der laufenden Produktion.
Das System kann für alle anspruchsvollen Verdampfungen auf flachen Substraten für Photovoltaik-Anwendungen eingesetzt werden. Angesichts des geringen Einsatzes von Selen, der hohen Produktivität, der einfachen Bedienung und geringer Wartung ist Selenia eine einzigartige Lösung, die sich äußerst positiv auf die Cost of Ownership auswirkt. RaPiT (Rapid Thermal Process Oven) vervollständigt das Portfolio von Leybold Optics, um die wichtige Absoberschicht herzustellen. Im RaPiT wird mit Hilfe eines Reaktivgases der Halbleiter gebildet. In Zusammenarbeit mit einem Kunden wurde der RTP-Ofen von Leybold Optics mit dem Ziel entwickelt, dem hohen Anspruch an eine strenge Prozesskontrolle und präzise Temperaturführung bei gleichzeitig höchster Produktivität gerecht zu werden.
Zur Vervollständigung der CIGS Solarzelle bedarf es weiterer Prozessschritte zur Aufbringung der Puffer und der darauf folgenden Frontkontaktschicht. Die Maschinenplattformen der H- und A-Serien von Leybold Optics tragen auch hier maßgeblich mit ihrer entsprechenden Konfiguration für die Herstellung der Zinkoxid (ZnO)- und intrinsischen Zinkoxid (i-ZnO)-Schichten bei der Fertigung von Solarzellen in Produktionslinien bei. Für anspruchsvolle, flexible Anwendungen bietet Leybold Optics das Roll-to-roll coating System, auch Web-Coater genannt.
Das Verfahren ist konzipiert für Substrate wie Metallfolien oder flexiblem Kunststoff und lässt Beschichtungsmethoden wie Sputtering, Evaporation, CVD (chemical vapor deposition) oder eine kombinierte Lösung zu. Die Substrate werden über ein Bandlaufwerk von Rolle zu Rolle transportiert und dabei vakuumbeschichtet – die beschichtete Oberfläche bleibt dabei komplett unberührt. Die patentierte Leybold-Technologie bietet mit seinem 360°-Design einen vollautomatisierten Prozess, der neben der Produktion von flexiblen Solarzellen auch weitere Anwendungsbereiche zulässt.
Alle Systeme bieten einen vollautomatisierten Prozess, der nicht nur die Produktion von flexiblen Solarzellen zulässt, sondern auch vielfältige andere Anwendungen. Mittlerweile werden CIGS-Anlagen von Leybold Optics in großen Fertigungen der Weltmarktführer eingesetzt. Alle Produkte des Dünnschicht-Spezialisten zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Flexibilität aus. Die Konzepte der Anlagen können auf die gewünschten Prozesse – vertikal oder horizontal – auslegt werden.
Quelle:
(1) Matthias Fawer, Bank Sarasin Sustainable Investment, Basel, 11. Solarstudie
Kurzprofil:
Leybold Optics GmbH zählt zu den weltweit führenden Anbietern von Vakuumtechnologie, entwickelt Prozesse und ist Hersteller für anspruchsvolle High-End-Beschichtungen. Der anerkannte Dünnschicht-Spezialist setzt Meilensteine in den Bereichen Sputtering, PEVCD, plasmaunterstützte Verdampfung, Automation und Software und ist in zwei Divisionen aufgegliedert: Optics und Glass & Solar. Das Portfolio der Division Glass & Solar umfasst Vakuum-Systeme für die Photovoltaik-Industrie sowie Maschinen zur Beschichtung von Architekturglas, Displays und weitere großflächige Anwendungen. Die Division Optics vermarktet Beschichtungsanlagen für Präzisionsoptik, Brillenbeschichtungen, Automobil- und Elektronikindustrie. Der Grundstein des Erfolges wurde vor 160 Jahren von den Gründern und Erfindern Ernst Leybold und Wilhelm Carl Heraeus gelegt. Ihr Pioniergeist in der Recherche und Entwicklung neuer Herstellungsverfahren spiegelt sich in den Marktstandards wider, die seit Gründung des Unternehmens international anerkannt sind. Leybold Optics – verpflichtet der Innovation und Qualität aus Tradition – ist heute ein global tätiges Unternehmen und mit mehr als 500 Mitarbeitern weltweit vertreten.
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Leybold Optics GmbH
Jörg Hahn
Manager Sales and Marketing Glass & Solar
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