Laserprozesse für Dünnschichtphotovoltaik

prinzipieller Schichtaufbau einer Dünnschichtsolarzelle mit Darstellung der Schichten, welche bei den jeweiligen Trennschritten abgetragen werden
© Fraunhofer IWS Dresden
prinzipieller Schichtaufbau einer Dünnschichtsolarzelle mit Darstellung der Schichten, welche bei den jeweiligen Trennschritten abgetragen werden
elektrisches Trennen von CIGS Solarzellen durch Abtragen des aktiven Materials (P2-Prozess, links) und Durchtrennen des Schichtstapels bis auf den Substratträger (P1-Prozess, rechts)
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elektrisches Trennen von CIGS Solarzellen durch Abtragen des aktiven Materials (P2-Prozess, links) und Durchtrennen des Schichtstapels bis auf den Substratträger (P1-Prozess, rechts)

Dünnschichtsolarzellen repräsentieren eine flexible und im Vergleich zu kristallinen Solarzellen leichte Möglichkeit der Stromerzeugung. Ihre Herstellung erfolgt vielmals kontinuierlich im Rolle zu Rolle Verfahren, welches sich dank hoher Bahngeschwindigkeiten in einer hohen Produktivität und Kosteneffizienz auszeichnet.

Der grundlegende Aufbau einer Dünnschichtsolarzelle besteht aus einem flexiblen Trägermaterial, einem metallischen Rückkontakt, dem photoaktiven Material und einem transparenten leitfähigen Frontkontakt der zur Sonnenseite aufgebracht ist.

Zur Umsetzung der elektrischen Verschaltung einzelner Zellen auf dem Endlosband müssen diese Schichten entsprechend dem Strompfad durchtrennt werden.

Der Einsatz gepulster Lasersysteme, insbesondere Ultrakurzpulslaser mit Pulsdauern im Bereich von wenigen 10 ps bis fs, repräsentiert eine gute Möglichkeit diese elektrische Verschaltung durch selektiven Abtrag der Schichten zu realisieren. Neben einer sehr geringen Beeinflussungszone und sehr kleiner realisierbarer Strukturbreiten zeichnen sich Ultrakurzpulslaser vor allem durch eine hohe erreichbare Prozessgeschwindigkeit von mehreren m/s aus.