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30.11.2011

SCHOTT Solar entwickelt kostengünstige Herstellmethode für Hochleistungswafer

Fraunhofer ISE bestätigt Wirkungsgrad von 19,9 Prozent.

Mit "Quasimono" hat SCHOTT Solar ein neues Verfahren für die Herstellung vollquadratischer Hochleistungswafer mit hohem monokristallinen Anteil entwickelt, das wesentlich kostengünstiger ist als bisher etablierte Prozesse. Dem Unternehmen ist es gelungen, aus einem klassischen VGF-Verfahren, wie man es von der Herstellung polykristalliner Wafer kennt, hochwertige Quasi-Einkristall-Wafer herzustellen.

Das Fraunhofer ISE bestätigte im November 2011 in Freiburg, bei einer von SCHOTT Solar beauftragten Messung, einen Wirkungsgrad von 19,9 Prozent. Damit verzeichnet SCHOTT Solar erneut einen wichtigen Entwicklungserfolg und kommt der Einführung des für 2012 geplanten SCHOTT PERFORM MONO Solarmoduls einen großen Schritt näher.

Das Besondere an der neuen Quasimono-Technologie von SCHOTT Solar ist, dass sie die Vorteile von Czochralski-Verfahren und VGF-Verfahren (Erläuterung siehe unten) in einem Verfahren vereint. Der Impfkristall befindet sich dabei am Boden des Schmelztiegels und wird zum Teil aufgeschmolzen. Durch gerichtete Erstarrung (Vertical Gradient Freeze - VGF) erfolgt das quasi-monokristalline Wachstum. SCHOTT Solar ist es gelungen, aus dem Ingot zum Teil reine monokristalline Wafer zu erstellen. Ähnliche Ansätze hatten bisher zu Wafern mit multikristallinem Anteil geführt, jedoch nicht zu echten Einkristallen. Die besondere Leistung der Mitarbeiter von SCHOTT Solar besteht in der Entwicklung einer neuen Prozessführung sowie einer neuen Ofentechnik. Das Entwicklerteam des Unternehmens arbeitet nun daran, die Methode weiter zu verfeinern.

Der vom Fraunhofer ISE bestätigte Wirkungsgrad von 19,9 Prozent liegt sehr nah an dem Rekordwirkungsgrad, den SCHOTT Solar kürzlich für eine monokristalline Solarzelle erreicht hatte. Das Mono-Hochleistungskonzept dieser Solarzelle, das SCHOTT Solar in sehr erfolgreichen Kooperationen mit der Roth & Rau AG (MAiA® PECVD-AlOx Rückseitenpassivierung) und der Schmid Group (durch selektiven Emitter optimierte Vorderseite) entwickelt hatte, konnte nun erfolgreich auf kostengünstige Quasimono-Wafer übertragen werden. Teile der Entwicklungsarbeiten wurden mit Mitteln des Bundes im Rahmen des Forschungsvorhabens "QUASIMONO" (FKZ 0325061) unterstützt.

Hintergrund: Standard-Herstellungsverfahren für Solarwafer

Je homogener das Kristallgitter eines Wafers, desto effizienter wandelt die Solarzelle später das Sonnenlicht in Strom. Monokristalline Wafer werden üblicherweise mit dem so genannten Czochralski-Verfahren hergestellt. Dabei wird ein Impfkristall in einen Tiegel mit geschmolzenem Silizium getaucht. In einer Drehbewegung wird der Impfkristall langsam nach oben gezogen, wobei der Kontakt zur Schmelze nicht abreißt. Das erkaltende Material übernimmt die gleichmäßige Kristallstruktur des Impfkristalls. Durch die Drehbewegung entsteht ein runder "Ingot". Die monokristalline Struktur sorgt für einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad, jedoch ist das Verfahren relativ aufwändig. Darüber hinaus entsteht Verschnitt beim Sägen quadratischer Wafer.

Alternativ gibt es die Möglichkeit, das flüssige Silizium im Schmelztiegel zu einem Block erstarren zu lassen und diesen dann in hauchdünne, quadratische Wafer zu zersägen. Jedoch entsteht bei diesem sogenannten VGF-Verfahren normalerweise eine heterogene Kristallstruktur, also polykristalline Wafer mit einem geringeren Wirkungsgrad.

Das neue Quasimono-Verfahren von SCHOTT Solar verbindet die Vorteile beider Prozesse und führt dadurch zu einem höheren Output in der Produktion, was die Kosten senkt.

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Quelle   Schott Solar 2011