AG "Silicium-Waferzellen"
Die F&E-Arbeiten in der Arbeitsgruppe "Solarzellenentwicklung kristallines Silicium / Wafer-Technologie" haben zum Ziel, die Kosten der photovoltaischen Energieumwandlung deutlich zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden neue Fertigungsverfahren für konventionelle Solarzellenproduktionen entwickelt sowie innovative Solarzellenkonzepte auf Basis von kristallinen Siliciumwafern entworfen und optimiert. Abhängig von der Qualität des eingesetzten Silicium-Ausgangsmaterials sollen dabei höchste Wirkungsgrade bis über 21% erreicht werden.
Vorbereitung multikristalliner Siliciumwafer für die Oberflächenpassivierung in der Durchlauf-Plasmabeschichtungsanlage (SiNA).
Neben den heute allerorts anzutreffenden beidseitig kontaktierten und einseitig beleuchteten Solarzellen widmen die Naturwissenschaftler, Ingenieure und Techniker der Arbeitsgruppe ihre Aufmerksamkeit insbesondere der Entwicklung rückkontaktierter Solarzellen sowie bifacialer, d. h. beidseitig lichtempfindlicher Zellen. Die dabei verwendeten Ausgangsmaterialien lassen sich in drei Klassen unterteilen: (i) multikristallines Silicium (mc-Si) mit einem Wirkungsgradpotenzial von über 19%, (ii) einkristallines Czochralski-Silicium (Cz-Si) mit möglichen Wirkungsgraden von über 20% sowie (iii) einkristallines zonengezogenes Silicium (FZ-Si), mit dem in der Massenfertigung Wirkungsgrade von über 21% möglich sind.
Ein mit monokristallinen Siliciumwafern bestücktes Quarzboot fährt in den Diffusionsofen ein.
Der Ansatz bei der Zellentwicklung besteht darin, die oben genannten sehr hohen Wirkungsgrade mit vertretbarem wirtschaftlichen Aufwand zu erhalten. Um dieses Ziel nicht aus den Augen zu verlieren, werden die sehr guten Kontakte zu Zell- und Modulproduzenten sowie zu Anlagenherstellern für die Photovoltaikindustrie dauerhaft und langfristig gepflegt. Die eingesetzten Verfahren und Technologien werden unter dem Aspekt der industriellen Umsetzbarkeit ausgewählt. Am Ende vieler Prozessentwicklungen steht die Demonstration an Anlagen und Systemen, die alle wesentlichen Anforderungen für eine Massenproduktion mit hohen Durchsätzen erfüllen.
Vorderseitenansicht einer am ISFH entwickelten hocheffizienten Rückkontaktsolarzelle.
Beispiele für eingesetzte Technologien:
- Lasermaterialbearbeitung
- Dispensvorrichtungen für lokale Beschichtungs- und nasschemische Bearbeitungsprozesse
- Vakuumaufdampfanlagen und Sputtersysteme zur Kontaktherstellung
- Plasmabeschichtungssysteme für die Oberflächenpassivierung
- konventionelle Siebdrucktechnik
Alle Anlagen sind dafür ausgelegt, dünnste Wafer mit Abmessungen bis 156 x 156 mm2 zu bearbeiten.
Gruppenleiter
Prof. Dr. Nils-Peter Harder
Tel.: ++49(0)5151-999 631
E-Mail: harder@isfh.de
Rückseitenansicht einer am ISFH entwickelten hocheffizienten Rückkontaktsolarzelle.