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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Laserprozesse und Modultechnologie

Ein Dünnschichtsolarmodul setzt sich aus einzelnen Solarzellen zusammen, die miteinander in Serie verschaltet sind. Die Serienverschaltung wird durch den Einsatz selektiver Laserabtragsprozesse erzeugt. In der Arbeitsgruppe Laserprozesse und Modultechnologie werden die benötigten Laserprozesse, d.h. der selektive Abtrag von Frontkontakt-, Absorber- und Rückkontaktmaterialien, untersucht und optimiert.

Durch die Serienverschaltung werden elektrische Verluste in einem Dünnschichtmodul minimiert und die erzeugte Ausgangsspannung erhöht. Die Qualität der Laserabtragsprozesse wirkt sich dabei stark auf die Ausgangsleistung von Dünnschichtmodulen aus. Deshalb ist es wichtig, die genauen Vorgänge, welche die Abtragsqualität bestimmen, zu untersuchen und zu verstehen. Zur Erforschung und Entwicklung der Abtragsprozesse steht ein automatisiertes Laserstrukturierungssystem zur Verfügung, das mit mehreren gütegeschalteten Festkörperlasern unterschiedlicher Wellenlängen, Pulsdauern und Strahlgeometrien bestückt ist.

Zusätzlich zur Optimierung der Abtragsprozesse werden neue Verschaltungskonzepte entwickelt, die das Potential besitzen den Wirkungsgrad von Dünnschichtsolarmodulen zu erhöhen. Ein weiterer Ansatz ist es den Herstellungsprozess der Serienverschaltung zu vereinfachen. Hierzu werden schnelle und kostengünstige Methoden wie Siebdruck oder Ink-Jet eingesetzt.

Neben der Verschaltungsthematik werden weitere Themenfelder behandelt. Hierzu gehört bspw. die Herstellung von komplexen Kontaktgeometrien wie sie für spezielle Methoden der Materialcharakterisierung benötigt werden. Des Weiteren werden Laserprozesse für die Modifizierung und Optimierung aller in der Solarzelle vorkommenden Schichten und Schichtsysteme entwickelt.

gebündelte LaserstrahlStrukturierung eines 30x30 cm² Solarmoduls. Der gebündelte Laserstrahl wird von der Glasseite aus auf das Solarmodul gelenkt, wodurch eine Ablation der dort vorhandenen Schicht erzielt wird.


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