Das Fraunhofer ISE hat zusammen mit Asys Automatisierungssysteme eine neue Fertigungsanlage entwickelt, mit der Solarzellen um den Faktor 1,5 schneller produziert werden. Die zentrale Neuerung ist die Metallisierung der Solarzellen. Denn die Busbars und Zellgrids werden mittels Siebdruck auf die Solarzelle aufgebraucht. In der neuen Linie haben die Entwickler das bisher gängige Flachbettsiebdruckverfahren durch ein Rotationssiebdruck- und Flexodruckverfahren ersetzt.
0,6 Sekunden pro Zelle
Mit der neuen Anlage konnten die Entwickler und Forscher die Solarzellen in einer Taktzeit von nur 0,6 Sekunden pro Zelle metallisieren. „Die Metallisierung per Siebdruck ist verfahrensbedingt auf einen Durchsatz von aktuell circa 0.9 Sekunden pro Solarzelle und Spur begrenzt“, zieht Florian Clement, Leiter der Abteilung Produktionstechnologie – Strukturierung und Metallisierung am Fraunhofer ISE, den Vergleich zum bisherigen Verfahren. „Der Druck ist damit ein Flaschenhals im Produktionsprozess von Siliziumsolarzellen, und auch im Beschichtungsprozess von Stückgutkomponenten in vielen anderen Branchen“, erklärt er mit Blick auf die anderen Anwendungsmöglichkeiten. Denn der Rotationssiebdruck ist auch geeignet für die Metallisierung anderer elektronischer Bauteile, die unter anderem in der Leistungselektronik zum Einsatz kommen.
Passgenau beschichtet
Um auf die anvisierte Druckgeschwindigkeit zu kommen, haben die Forscher zusammen mit dem Schweizer Maschinenbauer Gallus Ferd. Rüesch, einem Tochterunternehmen der Heidelberger Druckmaschinen), ein neues Transportsystem mit hohen Durchsatz entwickelt. Dabei werden die Wafer in sogenannte Shuttles gelegt und mit hoher Geschwindigkeit und Präzision durch die Anlage transportiert und währenddessen mit feinsten Strukturen passgenau beschichtet.
Durchsatz verdoppeln
Die neue Anlage ist allerdings bisher nur ein Demonstrator, um zu zeigen, dass die Technologie auch für Solarzellen funktioniert. Mit diesem Konzept konnten sie aber schon zeigen, dass sie den Druckprozess drastisch beschleunigen können. „Die Anlage hat das technische Potenzial den Durchsatz im Vergleich zu Siebdruckanlagen zu verdoppeln“, stellt Andreas Lorenz, Projektleiter am Fraunhofer ISE, in Aussicht.
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