INNOMET – Entwicklung innovativer Drucktechnologien für die Feinlinien-Metallisierung von Si-Solarzellen

Laufzeit: 11/2018 - 10/2021
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Kooperationspartner: LPKF Laser & Electronics AG, Christian Koenen GmbH
Assoziierte Partner: Wickon Hightech s.r.o.
Projektfokus:
© Fraunhofer ISE
Rasterelektonenmikroskop-Aufnahme einer laserstrukturierten Glasfolie.

Der Fokus der heutigen Forschung im Bereich Siliziumsolarzellentechnologie liegt auf der gezielten Neu- und Weiterentwicklung von Einzelprozessen mit dem Ziel die Solarzelleneffizienz zu erhöhen und die Prozesskosten zu senken. Das skizzierte Forschungsvorhaben hat das Ziel, den Vorderseitenmetallisierungsprozess als Schlüsseltechnologie zur Herstellung von Siliziumsolarzellen signifikant zu verbessern. Hierzu soll die am Markt etablierte Schablonendrucktechnologie adressiert werden. Die technologischen Grenzen des Druckprozesses und der Druckform inkl. der strukturierten (und beschichteten) Schablone sollen in Richtung schmalere Kontaktbreiten (<20µm) bei ausreichender Kontakthöhe verschoben und gleichzeitig die Prozesskosten in EUR/Wp reduziert werden.

Ziel des Vorhabens INNOMET ist die Realisierung von Vorderseitenkontakten für Silicium-Solarzellen mit ausreichender lateraler Leitfähigkeit, geringer Fingerbreite <20 µm und möglichst geringen Schwankungen der Fingerbreite, -höhe und -querschnittsfläche. Diese Anforderungen können derzeit weder mit dem klassischen Siebdruckprozess (Edelstahlgewebe mit Emulsion) noch im Schablonendruck (laserbearbeitete Edelstahlfolien) erreicht wer-den. Die angestrebte Lösung baut auf der Verwendung von strukturierten Glasfolien als Schablonen auf, die mittels eines neuartigen Verfahrens mit hoher Auflösung und Produktivität bearbeitet werden können. Spitzenwerte von 15µm gedruckter Kontaktbreite sollen demonstriert werden. Die Prüfung der Massenfertigungstauglichkeit der zu entwickelnden Druckformen und dazugehörigen Druckprozesse wird im Projekt kontinuierlich erfolgen. Als weitere Drucktechnologie wird neben dem klassischen Schablonendruck das im Projekt GECKO (Fkz:0325404) entwickelte Multi-Düsen-Dispensverfahren herangezogen, für welches strukturierte Glasfolien als kostengünstige Alternative zu photolithographisch hergestellten Düsenschienen entwickelt und evaluiert werden sollen. Ein weiterer Bestandteil des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer kontinuierlichen Druckbildkontrolle mit 3D-Datenerfassung zur Überwachung der gedruckten Kontaktgeometrie im Druckprozess. Die Korrelation zwischen Druckparametern und Kontaktgeometrie spielt eine wichtige Rolle bei der Prozessentwicklung. Im Rahmen des Projektes werden auch Zellkonzepte fokussiert, welche keinen gedruckten Busbar benötigen, folglich eine deutliche Ag-Einsparung ermöglichen und sehr vorteilhaft für den Schablonendruck sind. Die Reduktion der Prozesskosten in €/Wp (10-20% Ag-Einsparung) stellt ein weiteres Ziel des Projektes dar, welches kontinuierlich überprüft wird. Die im Projekt geplanten Arbeiten bauen auf Ergebnissen auf, welche im laufenden Projekt FINALE (Fkz:0324098B) erarbeitet werden, und adressieren die Weiterentwicklung der Sieb- bzw. Schablonendrucktechnologie.