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Solartechnik Der Laser macht Solarenergie effizienter

Redakteur: Rüdiger Kroh

Laser trifft Solarzelle: Die einen Lichtstrahlen sorgen in der Fertigung dafür, dass die anderen wirtschaftlicher genutzt werden können. Mit seiner Möglichkeit, haarfeine Leiterbahnen, hauchdünne Schichten und mikrometergenaue Bohrungen zu erzeugen, hat sich der Laser als Werkzeug mittlerweile zu einer Schlüsseltechnik in der Photovoltaikindustrie entwickelt.

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Sie bohren, trennen, strukturieren und löten — Laser erfüllen in der Fertigung von Solarzellen und -modulen vielfältige Aufgaben. Damit sind sie auch dort zu einer Schlüsseltechnik geworden, um die Herstellkosten zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu steigern.

Laser-Forschungsprojekte für die Solarindustrie

Die Erreichung dieser beiden Ziele verfolgt auch das vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT koordinierte Forschungs- und Entwicklungsprojekt Solasys (Next Generation Solar Cell and Module Laser Processing Systems). Das von der Europäischen Union mit 6 Mio. Euro geförderte Projekt startete am 1. September 2008 und läuft 36 Monate.

Ein Konsortium bestehend aus zehn Unternehmen und Instituten ist an Solasys beteiligt. „Wir arbeiten an neuen Verfahren, die das Dotieren der Halbleiter, das Bohren und die Oberflächenstrukturierung von Silizium sowie das Verlöten der Module wirtschaftlicher machen“, erklärt Projekt-Koordinator Dr. Arnold Gillner, Leiter der Abteilung Mikrotechnik am ILT. Erreicht werden sollen so Prozesszeiten von einer Sekunde pro Zelle.

Laser bietet zahlreiche Vorteile

Der Laser bietet als Werkzeug für die Materialbearbeitung zahlreiche Vorteile wie die Berührungslosigkeit der Bearbeitung, den kontrollierten Energieeintrag, die hohe Geschwindigkeit und die Genauigkeit. Das Verbundprojekt Solasys zielt auf die Verbesserung aktueller Verfahren und die Integration neuer Prozesse in die industrielle Produktion ab. Dabei geht es konkret um fünf Prozesse:

  • Hochgeschwindigkeitsbohren von mikroskopisch kleinen Durchführungen,
  • Entfernen von dünnen Beschichtungen ohne Beschädigung des Substrats,
  • Laserlöten der Zellverbindungen,
  • Laserisolation von Vorder- und Rückseite sowie
  • laserselektives Dotieren.

Das Laserbohren ermöglicht beispielsweise einen Wirkungsgrad von etwa 20% bei sogenannten Emitter-wrap-through-Zellen, ein Drittel mehr als bei klassischen Siliziumzellen. Bei diesem Konzept werden die metallischen Kontakte der Zellenvorderseite durch Bohrungen mit dem Durchmesser eines menschlichen Haares auf die Rückseite geführt.

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