»Wettrennen« um die effizientesten Heterojunction-Solarzellen
Feinste Strukturen im Siebdruckprozess
Das Schweizer Photovoltaics and Thin Film Electronics Laborarory der EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) hat für die Herstellung von Heterojunction-Solarzellen einen Siebdruckprozess entwickelt, mit dem sich 50 μm feine Strukturen herstellen und feine Linien mehrlagig drucken lassen.
Der Drucker kommt aus der Entwicklungsschmiede von Essemsolar. Zusammen mit dem PV-Lab haben die Spezialisten von Essemsolar die Maschine eigens für das Forschungsprojekt und die Kleinserienfertigung konzipiert.
Bis August letzten Jahres hielt Sanyo in Deutschland das Patent auf die Herstellung von Heterojunction-Solarzellen. Die Sanyo HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer) Solarzellen bestehen aus monokristallinen Hybrid-Wafern, beschichtet mit dünnem amorphem Silizium. Dem japanischen PV-Konzern ist es gelungen, die hohe Effizienz von kristallinem Silizium mit den Vorteilen des Dünnschicht-Prozesses für amorphes Silizium zu kombinieren und die Zellen relativ günstig herzustellen. Sanyo hat die Technologie seit den Achtziger Jahren stetig weiterentwickelt bis zu einer Zelleffizienz von 23 Prozent (im Labor) gebracht, auf Modulebene sind es 18,6 Prozent. Nun hat auf breiter Front das Wettrennen um die effizienteste Technologie begonnen. Derzeit forschen mindestens neun Teams weltweit an effizienten, kostengünstigen und stabilen Herstellungsprozessen für Heterojunction-Solarzellen, darunter auch das EPFL. Dessen Leiter Professor Christophe Ballif und sein Team haben besonders die Leiterbahnen auf den Heterojunction-Solarzellen ins Visier genommen: »Uns ist es gelungen, die Breite der Fingers mehr als zu halbieren und gleichzeitig deren Höhe zu verdoppeln«, berichtet Fernando Zicarelli, wissenschaftlicher Assistent am EPFL. Das bedeutet: Die aktive Fläche der Solarzelle ist größer und der Innenwiderstand der Zelle kleiner. »Beide Werte vergrößern den Wirkungsgrad um mehrere Prozente«, betont Zicarelli. Das Thin Film Electronics Laborarory wurde 1984 gegründet, gehört zum Institut de Microtechnique (IMT) der Universität Neuchatel, und beschäftigt sich unter anderem mit Dünnschicht-Elektronik und Solarzellen.
»Der Druckprozess für die Silberleitpaste ist einer der wichtigsten Schritte in der Prozesskette der Solarzellen-Fertigung«, erklärt Marcel Freiermuth, Manager Solutions bei Essemsolar. Ungenaue Druckresultate verursachen Ausschuss und damit unerwünschte Zusatzkosten und Zeitverlust. »Der Trend hin zu immer feineren Strukturen erfordert immer bessere und präzisere Maschinen, um möglichst perfekte Ergebnisse zu erzielen«, so der Manager weiter.
Der Industriestandard waren bisher Leiterbahnen mit einer Breite von 100 bis 150 μm und einer Höhe von 12 μm. Mit einem neuartigen Druckprozess lassen sich heute aber schon Strukturen herstellen, die eine Breite von 50 bis 70 μm und eine Höhe von 40 μm oder mehr haben. Das PV-Lab hat den Prozess entwickelt und Essemsolar realisierte die optimale Druckmaschine dafür. Dank der engen Zusammenarbeit ist heute bereits die automatisierte Fertigung von kleinen Serien möglich.
- Feinste Strukturen im Siebdruckprozess
- Siebdruck als Schlüsselprozess
