Um effizientere Solarmodule herstellen zu k\u00f6nnen, stellt die Photovoltaikindustrie ihre Produktion zunehmend auf gr\u00f6\u00dfere Waferformate um. <\/p>\n\n\n\n
Die Herstellung dieser Solarzellen mit einer Kantenl\u00e4nge von bis zu 210 Millimetern mit gleichbleibender Qualit\u00e4t und Taktrate gew\u00e4hrleisten zu k\u00f6nnen, stellt die Anlagenhersteller vor neue Herausforderungen. Einem Forschungsteam am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energiesystem ISE gelang jetzt die Umsetzung eines neuartigen Anlagenkonzepts f\u00fcr die Laserbearbeitung: es prozessiert die die Wafer kontinuierlich, w\u00e4hrend sie sich auf einem Band mit hoher Geschwindigkeit unter dem Laserscanner hindurchbewegen. Die Anlage kann auch f\u00fcr gro\u00dfe Solarzellen eine halbe Million Kontakt\u00f6ffnungen pro Sekunde herstellen, mit einem effektiven Durchsatz von \u00fcber 15.000 Wafern pro Stunde. Besucherinnen und Besucher der LASER World of PHOTONICS 2022 (26.-29.4., Messe M\u00fcnchen) k\u00f6nnen sich \u00fcber das Anlagenkonzept am Fraunhofer Messestand 441 in Halle A6 informieren.<\/p>\n\n\n\n
Bei der Produktion g\u00e4ngiger Passivated Emitter and Rear -Solarzellen (PERC) werden mit Laserpulsen d\u00fcnne isolierende Schichten f\u00fcr die elektrische Kontaktierung lokal ge\u00f6ffnet. Diese \u00d6ffnungen in gleichbleibend geringer Gr\u00f6\u00dfe auf einem Bildfeld von mehr als 160mm zu erzeugen, stellt h\u00f6chste Anspr\u00fcche an die anlagentechnische Umsetzung. Laut Prognosen der International Technology Roadmap for Photovoltaik 2022<\/a> werden aber bereits in diesem Jahr die H\u00e4lfte der produzierten Solarzellen eine Kantenl\u00e4nge von mehr als 180mm aufweisen. <\/p>\n\n\n\n Diese sind in g\u00e4ngigen Laserbearbeitungsanlagen f\u00fcr diese Formate aktuell nicht ohne Kompromisse umzusetzen: Ein gr\u00f6\u00dfere Bearbeitungsfl\u00e4che bedeutet dort entweder stark verringerte Verfahrgeschwindigkeit des Laserstrahls oder gr\u00f6\u00dfere Strukturgr\u00f6\u00dfen und damit entweder einen Durchsatz- oder Qualit\u00e4tsverlust. Dabei begrenzt der Durchsatz der marktg\u00e4ngigen Anlagen zur Strukturierung und Metallisierung von Solarzellen derzeit ohnehin den Aussto\u00df der Produktion.<\/p>\n\n\n\n Das neue Konzept des Fraunhofer ISE ist hingegen geeignet, gro\u00dffl\u00e4chige Waferformate wie M12 und G12 auch mit hohem Durchsatz und kleinen Strukturgr\u00f6\u00dfen umzusetzen. Erm\u00f6glicht wird dies durch den Einsatz der \u00bbPolygon-Scan\u00ab-Technologie des Projektpartners MOEWE Optical Solutions GmbH, bei der ein schnelldrehendes Spiegelrad den Laserstrahl mit \u00fcber 3000 Kilometer pro Stunde \u00fcber die Probe bewegt. Dies ist etwa 20-mal schneller, als es heute gebr\u00e4uchliche Galvanometer-Scanner leisten. <\/p>\n\n\n\n \u00bbUm das Potenzial der ultraschnellen Scanner und Laser zu erschlie\u00dfen, haben wir eigens f\u00fcr die Anlage eine Sensorik entwickelt, die trotz der Hochgeschwindigkeit die geforderte Positioniergenauigkeit erm\u00f6glicht\u00ab, sagt Dr. Fabian Meyer, Teamleiter f\u00fcr Laseranlagenentwicklung am Fraunhofer ISE. Mit 15.000 Solarwafern pro Stunde liegt der Durchsatz der neuen Anlage deutlich \u00fcber dem Industriestandard von derzeit 7000 pro Stunde. Dar\u00fcber hinaus konnte sein Team nachweisen, dass mit der Demonstrator-Anlage bearbeitete PERC-Solarzellen den gleichen hohen Wirkungsgrad aufweisen wie nach aktuellem Industriestandard hergestellte Zellen.<\/p>\n\n\n\n Wegen der niedrigen laufenden Kosten der Laserprozessierung erwarten die Forscher deutliche Kostenvorteile ihrer Hochdurchsatz-Technologie. \u00bbDie Ergebnisse des Forschungsteams leisten deshalb einen wichtigen Beitrag zur Produktivit\u00e4tssteigerung und Kostenreduktion in der Solarzellenherstellung\u00ab, sagt Dr.-Ing. Ralf Preu, Bereichsleiter Photovoltaik-Produktionstechnologie am Fraunhofer ISE. \u00bbDas demonstrierte Anlagenkonzept ist wegweisend f\u00fcr die Strukturierungsprozesse in der Photovoltaik-Produktionskette.\u00ab<\/p>\n\n\n\n