Dünnschicht-Solarzellen

Für den Einsatz in der Photovoltaik-Industrie haben sich folgende Dünnschicht-Technologien als geeignet erwiesen


1. Dünnschicht-Technologien auf Glassubstraten

  • Silizium-Dünnschicht-Module, die aus amorphem oder mikrokristallinem Silizium bestehen
  • Cadmiumtellurid (CdTe)-Zellen
  • Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIS/CIGS)- Module

2. Dünnschicht-Technologien auf flexiblem Trägermaterial

  • Systeme auf Silizium-Basis
  • Systeme auf der Basis von CIS/CIGS

Die wichtigsten Bearbeitungsverfahren sind:

  • Kantenisolierung
  • Oberflächenstrukturierung mittels Laser in den Schritten P1, P2 und P3
  • Laser-Markieren

Alle genannten Bearbeitungsmethoden garantieren eine hohe Effizienz der fertigen Solarzelle bei minimaler Materialschädigung und geringstem Materialverlust.

 

Kantenisolierung

Für die Kantenisolation werden Nd:YAG-Laser mit hohen Leistungen und Flat-Top-Strahlprofil eingesetzt. Mit diesen werden Flächenabtragsraten von 10-50 cm²/s erreicht. Die maximale Prozessgeschwindigkeit liegt bei 4000 mm/s, wobei die Breite der Isolationsgräben im Bereich von 10-100 µm liegen kann.


Laser-Strukturieren (Selektives Abtragen)

Bei der Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen wird ein Trägermaterial (Substrat) mit Schichten von leitenden und halbleitenden Materialien überzogen. Diese TCO-, Silizium- und Metallschichten sind maximal wenige Mikrometer dick und werden durch Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen (IR, VIS, UV) in den Prozessschritten P1, P2 und P3 selektiv abgetragen. Die Linienbreite beträgt 20 – 50 µm.


Dabei können Schreibgeschwindigkeiten von bis zu 2000 mm/s erreicht werden. Voraussetzung für höchste Präzision bei der Laserstrukturierung ist die Verwendung eines Lasers mit bester Strahlqualität (TEM00) und sehr hohen Pulswiederholraten von einigen hundert Kilohertz.


Laser-Markieren
Zur Rückverfolgbarkeit des Herstellungsprozesses werden auf den Solarzellen mittels Festkörperlasern Kennzeichnungen eingebracht. Die Markierung muss maschinenlesbar und ohne Einfluss auf die weiteren Herstellungsschritte sein sowie am Ende der Prozesskette immer noch eine eindeutige Identifizierung zulassen.

 

Neben alphanumerischen Zeichen können Datamatrix- und Barcodes sowie Logos erzeugt werden. Die Größe der Kennzeichnung kann dabei zwischen semi visible (Schrifthöhe: ca. 75 µm) bis zu einigen Zentimetern liegen. Die minimale Schriftbreite beträgt 10 µm.

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