Die Entwicklung schneller und kostengünstiger Verfahren zur Herstellung multikristalliner Solarzellen spielt eine entscheidende Rolle für die großflächige Einführung der Photovoltaik. Ein kürzlich angelaufenes Verbundprojekt soll nun den Wirkungsgrad der Solar-Wafer erhöhen und die Herstellung dünnerer Solarzellen ermöglichen. An dem Projekt beteiligen sich Shell Solar (Gelsenkirchen), das niederländische Forschungsinstitut OTB, das Institut für Halbleitertechnik der RWTH Aachen sowie das Labor- und Servicecenter Gelsenkirchen des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (ISE).  Die Arbeitsgemeinschaft Solar NRW (AG Solar) und der Projektträger ETN fördern das Vorhaben. Die gesamte Palette ihrer Förderprojekte wird die AG Solar auf der Messe „E-World Energy and Water“ vom 10. – 12.02.2004 in Essen vorstellen.

Problematisch beim bisherigen Herstellungsprozess ist laut AG Solar der nasschemische Ätzschritt, der notwendig ist, um das so genannte Phosphorglas von der Zellenoberfläche zu entfernen. Dabei handle es sich um einen „Rückstand“ des Dotiervorgangs des Siliziumswafers. Dieser mit dem Einsatz von chemischen Ätzmitteln verbundene Prozess füge sich nur schlecht in die Automatisierung des übrigen Zellenherstellungsprozesses ein. Zudem seien die Chemikalien ein erheblicher Kostenfaktor, nicht nur im Verbrauch sondern auch bei der Entsorgung. Daher werde versucht, diese Schicht durch einen Trocken-Ätzprozess mittels Plasma zu entfernen. Dabei tragen die schnellen, ionisierten Atome des Plasmas das Phosphorglas ab. Ein derartiger Plasma-Prozess sollte kostengünstiger als der herkömmliche Prozess sein, da lediglich Gase in geringen Mengen anfallen. Zudem sei er umweltfreundlicher und verbessere die Ökobilanz der Photovoltaik.

Ein zusätzlicher Vorteil des Verfahrens sei, dass in der von OTB zu entwickelnden Plasma-Jet-Anlage auch weitere Herstellungsschritte ablaufen können: die Passivierung der Zellenvorder- und -rückseite mit Stickstoffgas und Wasserstoff. Diese Seiten müssen passiviert werden, damit die vom Sonnenlicht erzeugten Elektronen nicht an diesen Flächen gebunden werden und für den Solarstrom verloren gehen. Durch die Passivierung werde der Wirkungsgrad der Solarzellen erhöht. Gleichzeitig lasse diese Methode die Verwendung dünnerer und damit kostengünstigerer Wafer zu. Beim Einsatz dünnerer Silizium-Wafer werde jedoch die Nitridpassivierung in Kombination mit herkömmlichen Kontaktierungsschritten auf der Zellerückseite problematisch. Hier sei noch erhebliche Entwicklungsarbeit zu leisten, heißt es in einer Pressemitteilung der AG Solar. Die Projektergebnisse sollen in die Entwicklung einer dritten Produktionslinie der Solarzellenfabrik von Shell Solar in Gelsenkirchen einfließen.

05.02.2004   Quelle: AG Solar; Projektträger ETN