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Kostenreduzierung in der Silizium-Photovoltaik durch Atmosphärendruck-Plasmaverfahren
Im Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in
Dresden werden aktuell Plasmaprozesse zum Ätzen und Beschichten
entwickelt, die nicht im Vakuum sondern bei Atmosphärendruck
ablaufen. Ziel der Entwicklungen ist es, diese Prozesse zukünftig
in einer Durchlaufanlage zu kombinieren. Die Etablierung eines solchen
kontinuierlichen in-line-Produktionsverfahrens bringt wesentliche
Kostenvorteile und Produktivitätserhöhungen bei der
Prozessierung von Solarzellen. Die für die Herstellung von
Solarwafern notwendige Kombination unterschiedlichster Verfahren (siehe
schematische Darstellung) verursacht derzeit hohe Prozesskosten, nicht
zuletzt durch massiven Robotereinsatz für das Handling der Wafer.
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Zum Thema wurden Productronica 2007 Aussteller gefunden: |
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In der Standard-Technologie zur Herstellung kristalliner
Silizium-Solarzellen werden für die meisten Ätzschritte
bisher nasschemische Prozesse eingesetzt. Bei der vom IWS entwickelten
Technologie wird für den ersten Ätzprozess zur Entfernung von
Sägeschäden dagegen ein linienförmiges
Atmosphärendruck-Plasma genutzt. Um die entsprechenden
Ätzgase über die gesamte Waferbreite aufzuspalten und zu
aktivieren, wurden in Kooperation mit Industriepartnern spezielle
Plasmaquellen entwickelt und auf die erforderliche Breite aufskaliert.
Die Plasmaquellen zeichnen sich durch ihre hohe Plasmaaktivierung,
Robustheit und einfache Skalierbarkeit aus.
Durch Auswahl geeigneter Ätzgase und Optimierung der Verweilzeit
können die Solarwafer auch gezielt auf der Vorderseite texturiert
werden. Dabei entstehen invers pyramidenförmig oder
nanostrukturierte Oberflächen, die die Reflexion der Wafer auf ca.
10 % verringern. Sägeschadenätzen und Texturierung werden
somit in einem Prozessschritt vereint.
Das nach der Phosphordiffusion notwendige Phosphorglasätzen auf
der Vorderseite der Wafer und die Kantenisolation auf der
Rückseite der Wafer werden am IWS ebenfalls mit Hilfe eines
Atmosphärendruck-Plasmas realisiert. Dabei wird die
Phosphorsilikatschicht auf der Vorder- und Rückseite der
Solarzelle komplett abgeätzt. Die im Ergebnis einer industriellen
Testserie ermittelten Wirkungsgrade der Solarzellen liegen in allen
Fällen über dem der nasschemisch geätzten Referenzwafer.
Auch für die Abscheidung der Antireflexionsschicht kommt die
Atmosphärendruck-Plasmatechnik zum Einsatz. Die klassische
plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung im Vakuum kann so
künftig durch ein preiswerteres Verfahren abgelöst werden.
Schematische Darstellung der Produktionskette von kristallinen
Solarzellen, für die Anwendung der
Atmosphärendruck-Plasmaverfahren geeignete Prozessschritte sind
grün dargestellt
Foto: Fraunhofer IWS DresdenWeitere Artikel in dieser Rubrik:
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