CUT-A – Cutting Edge Charakterisierung und Technologie für die deutsche PV-Industrie, Projektteil A

Laufzeit: April 2015 - Dezember 2018
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Webseite: Projektinformationen bei EnArgus
Projektfokus:
© Fraunhofer ISE

Der Prozessfluss für die Fertigung von PERC-Solarzellen ist schlank und erlaubt gleichzeitig höchste Solarzellenwirkungsgrade und Reproduzierbarkeit.

© Fraunhofer ISE

Die Vorderseitenmetallisierung weist fünf Busbars auf. Für die Modulintegration können auf der Rückseite Lötpads aufgebracht werden.

Im Mittelpunkt des Projektes »CUT-A« steht die Weiterentwicklung beidseitig passivierter PERC-Solarzellen aus mono- und multikristallinem p-Typ Silicium, für die im Rahmen verschiedener Vorläuferprojekte im PV-TEC die Basistechnologie entwickelt und in die Industrie transferiert wurde. Diese Technologie wird nach aktueller Einschätzung von Marktforschungsinstituten im Jahr 2020 den größten Marktanteil aufweisen und wird von der deutschen Photovoltaik-Industrie derzeit als ihre zentrale kurz- bis mittelfristige Technologie vorangetrieben. Wesentliche Aspekte des Vorhabens sind erstens die Modernisierung und Erweiterung der PV-TEC Prozessplattform sowie die Weiterentwicklung von Einzelprozessen und zweitens die Entwicklung des Gesamtprozesses durch turnusmäßige Fertigung von PERC-Solarzellen. 

Das Projekt »CUT A« wird der deutschen PV-Industrie auf der Basis des Photovoltaik-Technologie Evaluations Center PV-TEC die schnelle und kosteneffiziente Entwicklung von Cutting-Edge Prozess-Technologie bieten. Im Rahmen des Projektes wird diese Zellstruktur- /Material-Kombination auf ein deutlich höheres Wirkungsgradniveau von 20,0% (mc-Si) bzw. 21,5% (Cz-Si) gehoben. Hierbei werden parallel (i) die Sicherung einer hohen Güte des Basisprozesses sowie (ii) die Weiterentwicklung des Prozesses hin zu einem für großflächige multikristalline Siliciumsolarzellen bisher nicht erreichten Spitzenwirkungsgrad auf produktionstauglichen Anlagen verfolgt. Die Basistechnologie wird kontinuierlich an die Spitzenergebnisse angepasst.

Der im Projekt applizierte Fertigungsprozess und die Anlagen entsprechen den in der industriellen Fertigung verwendeten Standards. Mono- bzw. multikristalline Siliciumwafer mit 156 mm Kantenlänge werden nach der Sägeschadenätze zunächst alkalisch bzw. sauer texturiert. Der homogene Emitter wird in einem Rohrofenprozess inklusive in-situ Oxidation gebildet. Auch die Fertigung eines selektiven Emitters ist möglich. Daran schließt sich die nasschemische Kantenisolation an, auf die die Passivierung der Oberflächen mittels plasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD) und/oder Atomlagenabscheidung (ALD) folgt. Die Rückseitenpassivierung wird mit einem Laserprozess lokal geöffnet. Mittels Siebdruck wird die Rück- und Vorderseitenmetallisierung aufgebracht. Die Kontaktbildung erfolgt in einem Durchlaufofen.

Mit diesem Prozessfluss wurden im PV-TEC bisher Wirkungsgrade von 21,4% (Cz-Si) und 19,6% (mc-Si) mit homogenem Emitter erreicht. Die Stabilität und Kontinuität dieser Ergebnisse wurde ebenfalls erwiesen. Es können verschiedene Wafer-Materialien verwendet werden. Auch die Tauglichkeit der Solarzellen für die Modulintegration wurde gezeigt. Somit ist die PV-TEC Plattform ideal für Material-, Wafer-, Zell- und Modulhersteller, aber insbesondere auch für Anlagenhersteller entlang der Photovoltaik-Wertschöpfungskette, um mit diesem Basisprozess neue Prozesse oder Anlagen zu testen und zu entwickeln.

Im ebenfalls vom BMWi geförderten Schwesterprojekt CUT-B untersuchen wir unter anderem die material- und prozessbedingten Ursachen für die Schwankung der Wirkungsgrade von multikristallinen Siliciumsolarzellen mit passiviertem Emitter und passivierter Rückseite.