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Je dünner die Solarzelle, desto weniger Silizium und Energie wird für die Herstellung benötigt. 80 μm dünner Wafer mit Testsolarzellen.
© ISE

Je dünner die Solarzelle, desto weniger Silizium und Energie wird für die Herstellung benötigt. Industriell gefertigte 150 μm Solarzelle
© Deutsche Cell GmbH

Neue Produktionstechnik: Ein Lasergraben trennt Emitter und Basis.
© ISE

Sputteranlage zur Beschichtung von Solarzellen mit Siliziumnitrid als ARC.
© Applied Films GmbH & Co. KG

Einfache Verschaltung von speziellen MWT-Solarzellen im pick-and-place Verfahren. Foto einer Zelle.
© ECN (Energieonderzoek Centrum Nederland)

Einfache Verschaltung von speziellen MWT-Solarzellen im pick-and-place Verfahren. Schema der Verschaltung durch Aufstecken.
© BINE-Informationsdienst
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Industrielle Serienfertigung

Im Hinblick auf eine industrielle Serienfertigung im Gigawatt-Maßstab wird eine höchst effiziente Fertigungstechnik immer bedeutsamer. Hierfür werden auch neue Fertigungsschritte entwickelt wie die Plasma- und PVD-Verfahren, Alternativen zur Nasschemie, der Einsatz von Lasern, die Entwicklung von Durchlaufprozessen und sehr schnelle Prozesse mit geringer Zykluszeit. So wurden z. B. Alternativen zur Kantenisolation mittels Plasmaätzen entwickelt. Auch wird ein Verfahren zum Ätzen der kompletten Rückseite erprobt, bei dem die Wafer über eine Ätzflüssigkeit schwimmen. Der Einsatz von Lasern bringt ebenfalls neue Möglichkeiten [18]. Zukünftig werden Synergien mit Dünnschicht- Technologien aus der Dünnschicht- Photovoltaik aber auch der Glas- und Display-Industrie genutzt. So wird derzeit die Sputtertechnik, die sich für die großflächige Beschichtung von Architekturglas etabliert hat, an die Anforderungen der ARC-Beschichtung von Solarzellen angepasst [19].

Perspektiven für Forschung und Entwicklung

Um Rohstoffe einzusparen werden die Herstellung von dünneren Wafern und ihre Prozessierung zu Solarzellen untersucht. Auch werden immer größere Waferformate eingesetzt; der bisherige Standard 125x125 mm² wird derzeit von dem Format 156x156 mm² abgelöst und das neue Format 210x210 mm² steht kurz vor der Einführung. Die Effizienz günstiger Siliziummaterialien und Prozesse kann gesteigert werden, z. B. mit Getter- und Passivierschritten zur Materialverbesserung. Auch die Oberfläche von multikristallinem Silizium könnte mit geeigneten Prozessen passiviert und texturiert werden. Die Solarzellen der nächsten Generation werden sicherlich auch effizientere Kontaktstrukturen aufweisen. So wird an Feinliniensiebdruck und vergrabenen Kontakten, an der Kontaktierung großer dünner Wafer, neuartigen Rückseitenkontaktierungen und kompletten Rückseitenzellen gearbeitet. Die Entwicklung neuer Konzepte und Produktionstechniken in der Solarzellenfertigung zielt aber auch auf Verbesserungen in der Weiterverarbeitung. Modulorientierte Solarzellenstrukturen, wie die erwähnten Rückseitenkontaktsolarzellen, aber auch übergreifende Ansätze integrierter Solarzellen-Modul-Konzepte werden zusätzlich Synergien der verschiedenen Wertschöpfungsschritte bringen. Das niederländische Forschungsinstitut ECN hat beispielsweise das Konzept der MWT-Zelle dahin gehend erweitert, dass die Solarzellen bei der Modulverschaltung auf eine Art Leiterplatte mit Kontaktstiften aufgesteckt werden können [20].

Forschungsprojekte Si-Wafer-Solarzellen

  •  ASIS: Alternatives Silizium für Solarzellen 2002 bis 2005
    FKZ: 0329846 A-K

  • GESSICA: Multikristallines Solarsilizium mit hohem photovoltaischem Wirkungsgrad und verbesserter Prozessausbeute 2001 bis 2004
    FKZ: 0329745 D-J

  • InKa: Inline-Kontaktierung mit phys. Gasphasen-Abscheidung 2003 bis 2006
    FKZ: 0329934 A-C

  • KonVoi: Neue Kontaktierungsverfahren für Solarzellenvorderseite 2004 bis 2006
    FKZ: 0329960

  • NEON: Fertigung optimierter, dünner Solarsilizium-Wafer 2003 bis 2006
    FKZ: 0329929 A-D

  • ÖkoProfit – Steigerung der Öko-Effizienz und der Produktqualität 2002 bis 2005
    FKZ: 0329918 A, B

  • PLATON: Plasma-texturierte Oberflächen für kristallines Silizium 2003 bis 2006
    FKZ: 0329933 A-E

  • PROKON: Produktionstechniken für kostengünstige Rückkontakt-Solarzellen 2002 bis 2006
    FKZ: 0329916 A

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