Laser für die PV-Industrie
Zur Erreichung der Netzparität in der PV-Industrie ist eine Steigerung des Wirkungsgrades oder die Reduzierung der Produktionskosten notwendig. Mit einer Reihe von Innovationen stellt sich die Jenaoptik mit ihren verschiedenen Geschäftsbereichen diesen Herausforderungen. Neue Produkte und Prozesse sollen die Solarzellen-Fertigung effizienter und wirtschaftlicher machen.
Detail des Innenlebens eines "Volcano Laser Optik" Systems.
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Ihre Aktivitäten im PV-Markt hat Jenaoptik mit der Entwicklung der "Votan Solas 1800" erweitert. Die Anlage kombiniert das lasertechnische Know-how rund um den Scheibenlaser "JenLas disk IR50" mit komplexer Anlagentechnik. Konzipiert wurde die Laserbearbeitungsmaschine zum Bohren kleinster Löcher in Wafer für Solarzellen.
Aktive Fläche vergrößert
Laut Hersteller kann die neue Laseranlage sowohl die Steigerung des Wirkungsgrades als auch die Senkung der Produktionskosten positiv beeinflussen. Durch den Einsatz der Metal Wrap Through (MWT) oder Emitter Wrap Through (EWT) Technology lässt sich die elektrische Effizienz der Zellen erhöhen. Um die aktive Fläche der Zelle zu vergrößern, werden bei beiden Technologien die Kontakte von der Vorderseite auf die Rückseite der Zelle gelegt. Die bisher üblichen Kontaktfinger, die Teile der aktiven Fläche abschatten, entfallen damit vollständig.
Die kompakte Lasermaschine erlaubt das Einbringen von bis zu 100 Bohrungen in kristalline Solarzellen zur Rückseitenkontaktierung in einer Sekunde. Durch den Einsatz des speziell entwickelten Scheibenlasers "JenLas disk IR50" werden mittels Perkussion Bohrungen ohne Mikrorisse und Schmelzaufwürfe (Debris < 10 μm) möglich, was die Verarbeitungsqualität erhöht und die Bruchempfindlichkeit verringert. Die Zustellung des Laserstrahls erfolgt mit Scanner. Es wird eine Positioniergenauigkeit von ± 10 μm erreicht.
Die "Votan Solas1800" wird in zwei Ausführungen angeboten, als Stand-Alone-System für die Entwicklung neuer Produkte und Prozesse sowie als Technologiemodule zur Integration in bestehende Inline-Produktionssysteme.
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Homogene Laserlinie
Der Geschäftsbereich Lasersysteme, zu dem die Innovavent GmbH aus Göttingen gehört, präsentierte kürzlich mit dem "Volcano Laser Optik" Modul beispielhaft die Erzeugung einer homogenen Laserlinie mit grünem Laserlicht. Der vor zwei Jahren eingeführte "JenLas Asama" Scheibenlaser mit einer Wellenlänge von 515 nm ist seit 2009 in den Varianten 10 kHz, 50 kHz und 100 kHz mit 80 - 100 W Ausgangsleistung und einer einstellbaren Pulslänge von 300 - 600 ns (für 10 kHz auch bis 1200 ns) verfügbar.
Für das Kristallisieren von 50 nm dünnen Siliziumschichten wird die neue "Volcano Laser Optik" angeboten, die eine homogene Linie von 200 mm Länge erzeugt. Dafür wird das "Dual Asama" Lasermodul eingesetzt, das bei 10 kHz bis zu 16 mJ Pulsenergie liefert.
Die Kristallisation von 50 nm-Siliziumschichten ist bei der Herstellung von Dünnfilmtransistoren für LCD- und OLED-Displays ein wichtiges Anwendungsgebiet. Besonders markant ist die extrem homogene Kristallisation, die mit Hilfe der neuen Laserlinie erzielt wird und für OLED-Displays notwendig ist. Mit der 200 mm langen Linie können mobile Displays bis 15" mit hohem Durchsatz und niedrigen Kosten hergestellt werden.
Eine 5 - 10 μm breite "Volcano"-Laserlinie für die Herstellung von Dünnschicht Silizium-Solarzellen befindet sich zurzeit in der Erprobung. Insbesondere wird die Erzeugung kristalliner Keimschichten von nur 50 nm Dicke für den Aufbau hocheffizienter 2 μm Dünnschichtzellen untersucht.
Die grüne Lasertechnologie eignet sich besonders für das selektive Dotieren der Halbleiterschicht unter den Kontaktfingern, um die Effizienz der Zellen zu steigern.
Mit der jetzt erreichbaren Pulslänge von 1200 ns kann die Rückseiten-Aktivierung von Leistungsbauelementen wie IGBT-Transistoren (Insulated Gate Bipolar Transistor) bis in eine Tiefe von 2 μm erreicht werden. Damit erweitert sich der Anwendungsbereich des Laser-Annealens auf IGBT´s für Spannungen im kV-Bereich.
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80 μm Bohrungen in cSi für Rückseitenkontaktierung (MWT).
80 μm Bohrung in cSi nach Ätzen.
Querschnitt durch eine MWT-Bohrung.
Bilder: Jenaoptik
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New laser material processing system for drilling
With the development of the "Votan Solas 1800” Jenoptik is expanding its activities in the pv market, combining laser technology know-how in all aspects of the "JenLas disk IR50” disk laser with complex system technology. Based on its expertise along the entire added value chain - from laser process through to finished production facility for a wide range of laser material processing tasks - the Jenoptik Lasers & Material Processing division developed a laser processing machine for drilling minute through holes in wafers for solar cells.
One of the crucial factors in the pv industry is the so-called grid parity, a comparison of costs of generating electricity via solar energy via conventional methods. Achieving grid parity requires either an increased level of efficiency or a reduction in the production costs.
The "Votan Solas 1800” laser system can have a positive influence on both factors. The electrical efficiency of the cells can be increased through the use of Metal Wrap Through (MWT) or Emitter Wrap Through (EWT) technology. In order to increase the active surface area of the cells, in the case of both technologies the contacts are laid from the front to the rear side of the cell. The contact finger that are currently used as standard and covers parts of the active surface area can therefore be dispensed.
The "Votan Solas 1800” will be offered in two versions, a stand-alone system for the development of new products and processes and a technology module for integration into the existing inline production system.
More information: www.jenoptik.com
Kontakt:
Jenaoptik Laser & Materialbearbeitung, D-07745 Jena
Tel. +49 3641 654300, Fax +49 3641 654392
info.jold@jenoptik.com, www.jenoptik.com
