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zu SECIS - Fakultät 06 - Hochschule München

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Abbildung 2:

Abbildung 2: Serienverschaltung von CIS Dünnschicht Solarzellen (schematisch). Auf den transparenten Glasträger ist eine kleiner 1 µm dicke metallische Molybdänschicht (grün) als p-Kontakt aufgebracht. In darüberliegenden der zwischen 1 und 3 µm dicke CIS-Schicht (braun) wird das einfallende Sonnenlicht in Strom umgewandelt. Die obenliegende ZnO Schicht (grau) bildet den transparenten n-Kontakt. Die mit P1, P2 und P3 markierten Bereiche dienen der monolithischen Serienverschaltung. Die Pfeile markieren den Fluß der Photoelektronen. Verwendungsnachweis: Laserzentrum Hochschule München / AVANCIS GmbH & Co. KG Abbildung 3: P1-Prozess (Galvanische Trennung der Molybdän-Rückelektrode) mit elliptischen Laserspots, lichtmikroskopische Aufnahme. Grau: Molybdän, dunkelblau: freigelegte Glasschicht. Mit zunehmender Bestrahlung lässt sich eine galvanische Trennung erreichen. Die Prozessgeschwindigkeit lässt sich durch einen verringerten Überlapp auf 4 m/s steigern. Verwendungsnachweis: Laserzentrum Hochschule München / AVANCIS GmbH & Co. KG

Die bisher erzielten Prozessgeschwindigkeiten sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Dabei wird unterschieden, ob beim P3-Prozess zur galvanischen Trennung des n-Kontaktes nur die leitende ZnO-Schicht („bis CIS“) oder auch die hochohmige CIS- Schicht , „bis Mo“ getrennt wird. Diese Unterscheidung des P3 Prozesses ist im Nadelprozess nicht möglich. Erst die hohe Präzision der Bearbeitung mit Pikosekundenlasern ermöglicht diesen neuen Freiheitsgrad. Abbildung 4 zeigt die verschiedenen Querschnitte mit einer konfokalmikroskopischen Aufnahme. Pikosekunden Laser Process Geschwindigkeit [mm/s] P1, elliptisch 4000 P2, elliptisch 200 P2, zirkular, 500 kHz 600 P3 bis CIS, elliptisch 200 P3 bis CIS, zirkular, 500 kHz 8000 P3 bis Mo, zirkular 20 P3 bis Mo, elliptisch 150 Tabelle 1: Im Projekt SECIS bisher erzielte Ablationsgeschwindigkeiten Der besondere Qualitätsvorteil des Pikosekundenlaser Prozesses wird auch in Abbildung 5 deutlich, in der eine mechanisch geritzte P2 –Pattern mit unregelmässigem Rand und Ausbrüchen direkt neben der lasergeschriebenen glatten P3 Linie zu sehen ist. Mit allen Pikosekundenlaser-Prozessen wurden bei AVANCIS Minimodule gefertigt. Minimodule sind kleinere Solarmodule, die jedoch alle Prozessschritte großer Solarmodule enthalten. Die auf den Minimodulen erzielten Wirkungsgrade (Bestwerte), die jeweils besser sind als die von gleichzeitig konventionell gefertigten Vergleichsproben, sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Die statistische Basis ist hier jedoch zu klein um hieraus eine Rangfolge bzgl. des Entwicklungsstandes von P1, P2 und P3 relativ zueinander abzuleiten, insbesonders, da die mit diesen Schichtpaketen erzielten Wirkungsgrade hier noch deutlich unter dem auf AVANCIS-Schichten erreichten Bestwert von 15,1% (Aperturwirkungsgrad auf 668 cm², siehe Pressemitteilung AVANCIS GmbH & Co. KG, 21. Januar 2010) liegen.

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