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Dünnschichtstrukturierung: Laser-Scriber im Labormaßstab

Laserprozesse aus dem Labor einfach in die Serie übertragen

1. Juni 2012, 14:05 Uhr | Karin Zühlke

Um Dünnschicht-Substrate zu strukturieren, bevorzugen mittlerweile immer mehr Solarhersteller den Laser. Allerdings war es bislang schwierig, neue Prozesse für die unterschiedlichen Substrate im Labor zu qualifizieren.

Mit dem »Presto LaserScriber« hat LPKF ein flexibles System speziell für den Laboreinsatz entwickelt, das unterschiedliche Dünnschicht-Halbleitermaterialien bearbeiten kann.

Die positive Gesamtbilanz von Dünnschicht-Solarmodulen spricht für sich: Sie liefern auch Strom bei ungünstigen Lichtverhältnissen und punkten mit einem sehr guten Temperaturkoeffizienten. Sie benötigen weniger Material zum Aufbau der fotoaktiven Verschaltung – bei dem hohen Automatisierungsgrad lassen sich dadurch auch die Produktionskosten reduzieren.

Um die Zellen miteinander zu verschalten, setzen viele Hersteller mittlerweile auf den Laser. Er strukturiert das Dünnschicht-Halbleitermaterial hochpräzise und schnell. Der Hersteller stellt damit ein optimales Verhältnis von Strom und Spannung her, um die Stromtragfähigkeiten der Front- und Rückelektrode nicht zu überfordern. Die Modulleistung hängt auch vom Schichtaufbau und der Modulbearbeitung ab: Das Strukturieren von Dünnschicht-Solarzellen basiert darauf, dass die Materialien der aufeinander folgenden Schichten Laserlicht unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich absorbieren oder von ihnen durchdrungen werden.

Auch die Bearbeitungsfolge spielt eine wesentliche Rolle. Nacheinander werden Frontkontakt (P1), fotosensitive Schicht (P2) und Rückkontakt (P3) so miteinander verschaltet, so dass die Streifen des Moduls als Einzelzellen in Serie verschaltet hintereinander liegen. Dadurch reduziert sich die zu übertragende Stromstärke, während die Spannung im gleichen Verhältnis steigt.

Wie effizient das Dünnschichtmodul ist, liegt vor allem am Schichtaufbau und der exakten Strukturierung. Der LPKF-Presto-LaserScriber kann die Strukturierungsprozesse der großen Produktionssysteme jetzt auch im Labor abbilden. Den Presto hat LPKF speziell für den Laboreinsatz konstruiert, um Prozesse für die Serienproduktion von Dünnschicht-Solarmodulen entwickeln und qualifizieren zu können. »Dabei kommt es vor allem auf Flexiblität an«, erklärt Dr. Marc Hüske, Bereichsleiter Vertrieb und Marketing von LPKF. »Eine weitere Kernforderung war, dass die ermittelten Parameter sicher und einfach in den Produktionsprozess übertragbar sind.«