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Begleiten Solarzellen auf dem Produktionsweg

Spezifische Lösungen für die Photovoltaik
Begleiten Solarzellen auf dem Produktionsweg

Infrarot-Strahler mit QRC-Reflektoren kommen beim Beschichten von Solarzellen zum Einsatz
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Wenn vom 21. bis 24. September die 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition in Hamburg stattfindet, wird einmal mehr deutlich: Sonnenlicht in Strom umzuwandeln ist ein Zukunftsmarkt mit hohem Wachstumspotenzial. Seit 1998 ist die Menge an installierten Photovoltaik-Anlagen weltweit jährlich um ca. 35 % gewachsen. Die Photovoltaik-Industrie investiert weltweit verstärkt in neue Produktionsanlagen und Technologien.

Produkte wie Infrarotstrahler, Sputtertargets, Quarzglas-Komponenten, flexible Substrate, Silberpasten, Verbinderbändchen und Edelmetallverbindungen helfen bei der effizienten Fertigung von qualitativ hochwertigen Solarzellen. Auf der internationalen Photovoltaik-Fachmesse zeigt Heraeus auf einem Gemeinschaftsstand (Halle B4 EG, Stand 75) Produktlösungen für die Photovoltaik. In einer begleitenden Fachvortrags- und Diskussionsveranstaltung am 23. September stellen Experten die verschiedenen Aktivitäten in der Photovoltaik einem breiten Publikum vor.

Über 90 % aller verwendeten Solarzellen arbeiten mit Silizium. Die gängigste Form sind die waferbasierten Solarzellen, diese verwenden Scheiben aus Silizium-Einkristallen oder multikristallinem Silizium. Eine zukunftsträchtige Technologie sind die Dünnschichtzellen. Hier ist eine dünne halbleitende Schicht auf einem Träger, meist Glas, aufgebracht. Dies kann z. B. amorphes Silizium, Cadmiumtellurid oder Kupfer-Indium-(Gallium)-Diselenid sein. Die Halbleiterschicht ist nur ein tausendstel Millimeter dünn. Damit sind solche Dünnschichtzellen hundertmal dünner als die Wafer-Solarzellen und kommen mit weniger Material aus. Heraeus bietet für die Herstellung der verschiedenen Typen von Solarzellen zahlreiche Produkte.
Bei Hochtemperaturanwendungen in der Photovoltaik ist Quarzglas nicht wegzudenken: seine Temperaturwechselbeständigkeit, hohe chemische Reinheit und Korrosionsbeständigkeit machen das Hightech-Material an dieser Stelle unersetzlich. Quarzglastiegel werden schon im ersten Schritt für die Herstellung klassischer Solarzellen eingesetzt: Für monokristalline Wafer wird zunächst ein Silizium-Einkristall aus einer mehr als 1400 °C heißen Silizium-Schmelze in einem Quarzglastiegel gezogen. Innerhalb der waferbasierten Zellfertigung werden Quarzkomponenten sowohl in der industriellen Produktion von Solarsilizium als auch bei der Weiterverarbeitung von Siliziumscheiben zu Solarzellen verwendet. Typische Produkte sind etwa Quarzglasboote, die als Träger der Wafer in Hochtemperaturprozessen eingesetzt werden. Auch zur Herstellung von Solarpanels unter Verwendung von Dünnschichttechnologie werden Bauteile aus Quarzglas eingesetzt.
Dünnste Schichten erzeugen
Eine Schlüsseltechnik für das Herstellen dünner Schichten ist das „Sputtern“ (Kathodenzerstäubung). Mit dieser Technik werden in der Solarzellenproduktion zahlreiche Schichten erzeugt: Halbleiter und leitende Schichten für Front- und Rückseitenkontaktierung. Die Materialquelle für diese Schicht ist das so genannte Sputtertarget. Beim Sputtern werden die Targets in einer unter elektrischer Spannung stehenden Vakuumkammer z. B. mit dem Edelgas Argon beschossen. Die energiereichen Teilchen schlagen einzelne Atome aus der Oberfläche des Targets heraus, die sich schließlich hauchdünn auf dem zu beschichtenden Material niederschlagen. Heraeus hat verschiedene Sputtertargets für alle gängigen Solarzellen entwickelt. Die Qualität und Reinheit der Sputtertargets beeinflussen Funktionstüchtigkeit und Leistungsfähigkeit der fertigen Solarzelle.
Langjähriges Know-how in der Entwicklung von Kontaktierungspasten wird auch für die Photovoltaikindustrie nutzbar gemacht. HeraSol steht für Produkte, die zur Kontaktierung von waferbasierten Solarzellen verwendet werden. Die Silberpasten können zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Zellen beitragen. Denn nach dem Einbrand der Kontaktierungspasten zeichnen sich die Kontaktbahnen durch hohe Leitfähigkeit sowie sehr gute Effizienz aus.
Nanotechnik hilft bei der Herstellung
Trocknen, Sintern, Beschichten oder Löten – für zahlreiche Prozessschritte bei der Herstellung von Solarzellen wird Wärme benötigt. Hier eignet sich Infrarotwärme, die gezielt und kontaktfrei das Material erwärmt. Infrarotstrahler mit Nano-Reflektoren aus hochreinem Quarzmaterial helfen bei der energiesparenden Produktion von Solarzellen. Solarzellen sollen die Sonnenenergie möglichst gut nutzen. Ein Anti-Reflexcoating sorgt bei den Zellen für ein wesentlich besseres Absorptionsverhalten. Diese Beschichtung findet im Vakuum und bei hohen Temperaturen statt. Hier kommen Infrarotstrahler zum Einsatz. Sie sind kompakt gebaut und übertragen kontaktlos große Energiemengen. Gegenüber vielen anderen Wärmequellen besitzen Infrarot-Strahler eine höhere Leistungsdichte und sind erheblich reaktionsschneller. Bei dem von Strahler mit dem QRC-Reflektor (QRC = quartz reflective coating) besteht der Reflektor aus opakem, weißem Quarzglas. Eine Nanostruktur verleiht ihm ein diffuses Reflexionsvermögen. Dadurch können Hochtemperaturprozesse wesentlich stabiler ablaufen, da Prozessparameter wie die Temperatur und die Einwirkzeit besser eingehalten werden. Das senkt die Kosten und steigert die Energieeffizienz der Photovoltaik-Anlage.
Auf www.heraeus-photovoltaics.com informiert das Unternehmen ausführlich über Leistungen für die Photovoltaikindustrie.
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