Fraunhofer IWS präsentiert Atmosphärendruck-Plasmaverfahren zur Kostensenkung in der Silizium-Photovoltaik

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden entwickelt gegenwärtig Plasmaprozesse zum Ätzen und Beschichten, die nicht im Vakuum sondern bei Atmosphärendruck ablaufen. Ziel der Entwicklungen ist, diese Prozesse künftig in einer Durchlaufanlage zu kombinieren. Die Etablierung eines solchen kontinuierlichen In-line-Produktionsverfahrens könnte wesentliche Kostenvorteile und Produktivitätserhöhungen bringen, beispielsweise bei der Prozessierung von Solarzellen, berichtet das IWS in einer Pressemitteilung.
Die für die Herstellung von Solar-Wafern notwendige Kombination unterschiedlichster Verfahren verursache derzeit noch hohe Kosten, nicht zuletzt durch massiven Robotereinsatz für das Handling der Wafer, so das IWS.

Neue Plasmaquellen zum Ätzen von Solarzellen; Neue Texturierung vermindert Reflexion der Wafer auf rund 10 %
In der Standard-Technologie zur Herstellung kristalliner Silizium-Solarzellen werden für die meisten Ätzschritte bisher nasschemische Prozesse eingesetzt. Bei der vom IWS entwickelten Technologie hingegen wird für den ersten Ätzprozess zur Entfernung von Sägeschäden 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 von 250 mm skaliert. Die Plasmaquellen zeichnen sich laut IWS 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, welche die Reflexion der Wafer auf rund 10 % verringern. Sägeschadenätzen und Texturierung werden somit nahezu in einem Prozessschritt vereint, betont das IWS.

Wirkungsgrade übertreffen nasschemisch geätzte Referenzwafer
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 lagen hier in allen Fällen über dem der nasschemisch geätzten Referenzwafer, unterstreichen die Dresdener Forscher. 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.

Präsentation auf der Messe „O&S“ in Stuttgart
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden präsentiert auf der Messe „O&S – Internationale Fachmesse für Oberflächenbeschichtungen“ vom 3. – 5. Juni 2008 in Stuttgart die systemtechnischen Komponenten und mit dieser Technologie hergestellte Wafer. Die Entwicklungsingenieure und Chemiker stehen Fragen und Anregungen gern zur Verfügung in Halle 4 Stand D79.

27.05.2008 | Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH