Technologie

Seit der Auslieferung erster Photovoltaikprodukte vor 30 Jahren arbeiten wir an der Weiterentwicklung der Prozesse für die Solarzellenproduktion und an den darauf abgestimmten Anlagen. Mittlerweile haben wir uns als Erstausstatter namhafter Solarzellenproduzenten mit Einzelequipment etabliert und sind der international führende Anbieter schlüsselfertiger Produktionslinien (Turnkey-Linien) für die Fertigung von mono- und multikristallinen Solarzellen. Weltweit haben wir die größte Anzahl an Turnkey-Linien geplant, errichtet und bei unseren Kunden in Betrieb genommen.

Unsere Solarzellentechnologie erreicht Leading-Edge-Wirkungsgrade in der Massenfertigung. Auf Basis unserer Hocheffizienzprozesse erzielen wir mit unseren neuen schlüsselfertigen Produktionslinien einen Wirkungsgrad von 18,4% bei monokristallinen Zellen und 17% bei multikristallinen Zellen. Aufgrund unseres umfassenden Know-hows in der Prozess- und Produktionstechnologie von schlüsselfertigen Produktionslinien können wir unseren Kunden das Erreichen wesentlicher Leistungsparameter garantieren. Dazu gehören insbesondere der Zellwirkungsgrad, die Ausbeute und der Durchsatz – und damit auch die Produktionskapazität. So ermöglichen wir es unseren Kunden, kristalline Solarzellen besonders wirtschaftlich (gemessen in Euro/Wp) zu fertigen.

Mit Diffusionsöfen, PECVD-Anlagen sowie Trocken- und Sinteröfen verfügen wir zudem über wichtiges Schlüsselequipment für die Solarzellenfertigung.

Eine Solarzelle ist ein elektrisches Bauelement, das die im Licht enthaltene Strahlungsenergie zum Teil in elektrische Energie umwandelt. Ausgangsprodukt des mehrstufigen Herstellungsprozesses siliziumbasierter Solarzellen sind Wafer. Das Produkt ist eine einfache Solarzellenstruktur basierend auf zwei übereinander liegenden unterschiedlich dotierten Bereichen, in Anlehnung an Transistoren in der Elektronik Emitter (n-Dotierung) und Basis (p-Dotierung) genannt. Mittels dieses sogenannten p-n-Übergangs werden die durch den Photoeffekt erzeugten Ladungsträger getrennt und über metallische Kontakte nach außen abgeleitet.

Wafer werden in Waferfabriken aus hochreinen kristallinen Siliziumblöcken mit Drahtsägen herausgesägt. Der dabei entstandene Sägeschaden wird in einem ersten Zellfertigungsschritt durch eine nasschemische Ätzung entfernt. Es ist möglich, in diesem Ätzschritt zusätzlich die Oberfläche des Wafers aufzurauen, was die Absorption des Sonnenlichts erhöht. Nach der Ätzung werden die Wafer dann nasschemisch gereinigt und anschließend getrocknet.  

Als nächster Verfahrensschritt erfolgt die sogenannte Phosphor-Diffusion. Dabei werden die Wafer in einem Diffusionsofen bei ca. 900 °C einem phosphorhaltigen Gas unter Sauerstoffzufuhr ausgesetzt, wodurch sich ein phosphorhaltiges Oxid an der Oberfläche bildet. Aus diesem diffundieren Phosphoratome in das Silizium ein, der n-leitende Emitter wird erzeugt. Die Eindringtiefe hängt von verschiedenen Faktoren, insbesondere von der Temperatur und der Dauer der Diffusion ab. Die für diesen Verfahrensschritt notwendigen Diffusionsöfen gehören zur Produktpalette von centrotherm photovoltaics.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird das an der Oberfläche entstandene Phosphorglas (Phosphorsilikat) mittels einer nasschemischen Behandlung entfernt.

Um die Absorption des Sonnenlichts bei den Solarzellen zu erhöhen und die elektrischen Eigenschaften der Oberfläche und des Basismaterials zu verbessern, wird eine Antireflexbeschichtung auf der Vorderseite des Wafers aufgebracht. Die effektivste Methode für die Antireflexbeschichtung aus Siliziumnitrid basiert auf der plasmaverstärkten vakuumchemischen Abscheidung in so genannten PECVD-Anlagen (Plasma Enhanced-Chemical Vapor Deposition), die centrotherm photovoltaics ebenfalls im Programm hat.

Mit einem Siebdruckverfahren werden sodann silberhaltige schmale „Kontaktfinger“ und in der Regel zwei bis drei breitere Bahnen  senkrecht dazu– die so genannten „Busbars“ – auf der Frontseite aufgedruckt, während auf der Rückseite Busbars mit einer Silber-/Aluminiumpaste aufgebracht und in einem weiteren Druckschritt die restliche Flächen mit Aluminium bedruckt werden. Nach jedem Druckvorgang erfolgt eine Trocknung in einem speziellen Ofen. Sind alle Kontakte getrocknet, werden diese thermisch eingebrannt, um eine Kontaktierung mit dem Silizium zu erreichen. centrotherm photovoltaics bietet seinen Kunden Trocken- und Feueröfen für diese Prozesse an.

Ein Solarmodul ist ein photovoltaisches Element, das für den direkten Einsatz beim Endkunden ausgelegt ist und über die entsprechenden Kontakte zum Anschluss an ein Solarsystem verfügt. Bei den Solarmodulen, die auf kristallinen Solarzellen basieren, werden die einzelnen Solarzellen mittels Kontaktbändchen elektrisch in Serie verschaltet. Dieser Verbund von Solarzellen wird in der Regel bei Unterdruck unter erhöhter Temperatur zwischen einer Glasscheibe und mehreren Kunststofffolien witterungsbeständig laminiert. Abschließend werden die Solarmodule mit einem Rahmen und einer Anschlussbox versehen und sind dann fertig für die Montage auf Hausdächern oder in Solarkraftwerken. Unsere Tochtergesellschaft GP Solar GmbH ergänzt mit ihrem neuen Geschäftsbereich „Module Technology“ das Leistungsangebot der centrotherm photovoltaics-Gruppe um die kristalline Modulfertigung.