Neues Laser-Kontaktierungsverfahren für Solarzellen entwickelt

Im Verbundprojekt „C3PO“ ist es den Freiburger Forscherinnen und Forschern gemeinsam mit Industriepartnern gelungen, auf einer Anlage der Pulsar Photonics GmbH den LTF-Prozess erstmals vollautomatisiert abzubilden. Das Verfahren könne nun im Hinblick auf eine industrielle Umsetzung systematisch getestet und optimiert werden. Um den in einer Solarzelle erzeugten Strom entnehmen zu können, werden Leiterbahnen aus Metall, sogenannte Kontaktfinger, auf die Solarzelle aufgebracht. Das Standardverfahren hierzu ist der Siebdruck. Hier wird Silberpaste durch ein Sieb auf die Solarzellenvorderseite aufgebracht. Die Solarzellenproduktion ist heute einer der größten Silberkonsumenten weltweit. Auch deshalb werden intensiv alternative Metalle und entsprechende Verfahren zur Kontaktfingeraufbringung untersucht, darunter ein elektrochemisches Verfahren, das sogenannte elektrochemische Plating. Bevor das Plating allerdings eingesetzt werden kann, muss eine vorhandene elektrische Schutzschicht geöffnet werden. Dies erfolgt heute durch einen speziellen Laserprozess, der die Schutzschicht an bestimmten Stellen gezielt und präzise abträgt. Auf den so entstandenen Kontaktöffnungen wird dann der Kontaktfinger aus zunächst Nickel, dann Kupfer und zuletzt Silber elektrochemisch aufgewachsen. Das neue LTF- Verfahren zur Öffnung der elektrischen Schutzschicht und Herstellung der Metallkontakte biete gleich mehrere Vorteile gegenüber dem Standardverfahren, heißt es weiter. Es ermöglicht eine höhere Flexibilität bei der Wahl der Kontaktmetalle, indem statt Nickel zum Beispiel auch Aluminium, Titan oder Wismut zum Einsatz kommen können. Das LTF-Verfahren biete zudem mehr Spielraum beim Kontaktfinger-Layout. Zudem eignet sich das Metallisierungsverfahren auch für Solarzellen mit temperatursensiblen Schichten, da es die Zelle nicht über Raumtemperatur erwärmt. Im Labor war die Funktionalität des neuen LTF-Verfahrens bereits nachgewiesen worden. Im Rahmen des Verbundprojekts „C3PO“ (Cool Copper Contacts – Entwicklung einer industriellen Niedertemperatur- Technologie zur Herstellung 20 μm feiner Kupferkontakte für bifaciale PERC, Hetero- und TOPCon-Solarzellen), das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wurde, konnte in einer Zusammenarbeit zwischen PULSAR, Soliton, RENA, ROWO und Fraunhofer ISE der Prozess auf einer industrienahen Anlage erstmals umgesetzt werden.