Technologien für die Nutzung regenerativer Energiequellen gelten als echte Zukunftsmärkte. Hoch im Kurs steht derzeit Gewinnung von Sonnenenergie. Aber der Wirkungsgrad und die Herstellungskosten industrieller Solarzellen sind derzeit noch weit vom Optimum entfernt. Für Effizienzsteigerung und Kostenreduktion sollen jetzt Lasertechnologien sorgen.
Aktuell geht der Trend bei der Herstellung von Solarzellen in Richtung dünner und größerer Siliziumscheiben. Bei der Produktion mit dem herkömmlichen Siebdruckverfahren gehen viele Scheiben zu Bruch. Mit dem Einsatz des Lasers kann die Ausschussrate - selbst bei der Bearbeitung noch dünnerer oder größerer Siliziumscheiben - jedoch gesenkt werden, denn er arbeitet berührungsfrei. Darüber hinaus lässt sich mit Lasertechnologien der Automatisierungsgrad der Herstellung weiter erhöhen und damit die Produktionskosten senken.
An entsprechenden Konzepten arbeiten derzeit unter anderem das Laser Zentrum Hannover (LZH) und das Institut für Solarenergieforschung GmbH (ISFH), Hameln/Emmerthal. Ziel des gemeinsamen Forschungsprojekts ist es auch, neue Solarzellkonzepte mit hohen Wirkungsgraden zur Industriereife zu bringen, zum Beispiel durch eine verbesserte Strukturierung als auch eine optimale Ausnutzung der Zelloberfläche.
So können zum Beispiel mit Hilfe kleinster Laserbohrungen die Kontakte auf die Rückseite verlegt und die zur Verfügung stehende Oberfläche um rund 6 Prozent vergrößert werden. Oder die Oberfläche wird per Laserbearbeitung pyramidenähnlich strukturiert, was die Absorption der Sonnenstrahlen und damit den Wirkungsgrad der Solarzelle steigert.
Die Steigerung des Solarzellenwirkungsgrads und damit die Kostensenkung der Solarzellenproduktion über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg ist auch Ziel des "SolarFocus"-Projekts, zu dem sich zwölf Unternehmen der deutschen Photovoltaikindustrie und zwölf Forschungspartner zusammengeschlossen haben.
Im Mittelpunkt des vom Bundesumweltministerium mit 4,1 Millionen Euro geförderten Projekts steht das in der Solarzellenfertigung genutzte Siliziummaterial. Unter anderem wird hier in der "Defektanalytik" das derzeit für die Solarzellenproduktion verwendete Siliziummaterial untersucht, beispielsweise mit großflächigen bildgebenden Messverfahren wie die Elektrolumineszenz (EL) oder LightBeam - InducedCurrent (LBIC) in Kombination mit lokalen Untersuchungen an Materialsegmenten, etwa mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM). Damit lassen sich Bereiche mit schlechter Materialqualität identifizieren und analysieren - und damit später neue Ansätze für die Kristallisation und Prozessierung von Silizium entwickeln.
Weitere Informationen zu den Projekten unter www.laser-zentrum-hannover.de und www.solarfocus.org.
