Möglichkeiten im Siebdruck bezogen auf die Solarzellentechnologie

Transkript

1 Zukunft braucht Erfahrung Möglichkeiten im Siebdruck bezogen auf die Solarzellentechnologie THIEME GmbH & Co. KG Robert-Bosch-Straße Teningen info@thieme.eu

2 Agenda + Vorstellung der Firma + Siebdruck im Bereich Solar + Serienreife + Silberleitstruktur Dünnschicht + Silberleitstruktur Dickschicht + Rückseitenkontaktiere Solarzellen + R&D Stadium + Dye Sensitized Solar Cells

3 Zwei strategische Geschäftsbereiche,... eine globale Ausrichtung + Seit 1960 ein inhabergeführtes Familienunternehmen Mitarbeiter in 2 Geschäftsbereichen THIEME Rohrlache Kompetenz in Kunststoff Drucklösungen Eine Klasse für sich + Drucken von technischen Funktionen + Automatisierter Gesamtprozess mit integrierten Drucksystemen THIEME Breitingen

4 Silberleitstruktur bei Dünnschichtzellen Technologie: + Zellen bestehen aus Trägermaterial (Glas oder Folien) + Das Trägermaterial wird bedampft (abscheiden aus der Gasphase). Unterschiedlichste Bedampfungsmaterialien (amorphes Silizium, Cadmiumtellurid etc.) + Die Leitstruktur wird durch Siebdruck aufgebracht. Bei Folienanwendungen wird hier zu eine organische Silberleitpaste eingesetzt + Bei Folienanwendungen werden die Zellen nach dem Druckprozess vereinzelt und auf ihre Effizienz getestet

5 Silberleitstruktur bei Dünnschichtzellen Folien Edelstahl, Polyamid Bis zu 25 µm dünn Rollenprozess Glas TCO Beschichtet Strukturiert Zwischen 1,1 4 mm Dick Abmessungen oft bei ca. 1,1 x 1,3 m

6 Rolle zu Rolle Prozess bei Dünnschichtzellen + Hoher Durchsatz + Schonendes Materialhandling + Es können auch extrem dünne/schwierige Substrate verarbeitet werden + Präzision von ca. +/- 50 µm erreichbar + Sehr hoher Automatisierungsgrad möglich + Unterschiedlichste Kontrollstationen integrierbar (Schichtdicke, Druckqualität etc.)

7 Rolle zu Rolle Prozess bei Dünnschichtzellen

8 Silberleitstruktur bei Dickschichtzellen Technologie: + Grundmaterial Silizium als Halbleiter + Silizium wird geschmolzen und zu quadratische Blöcke gegossen (polykristalline Wafer) oder zu runden Säulen gezogen (monokristalline Wafer) + Blöcke werden in dünne Wafer geschnitten + Wafer haben schon eine p-dotierung (meist Bor) + n-dotierung wird durch Prozessieren in einem Ofen mit einer Phosphoratmosphäre hergestellt + Ätzen des Wafers mit Flusssäure um Phosphorglas zu entfernen + Durch PECVD wird die Antireflexschicht aufgebracht + Herstellung der Leitstruktur durch Siebdruck

9 Silberleitstruktur bei Dickschichtzellen Leitstruktur der Siliziumzellen: + Leitstruktur wird durch Siebdruck aufgebracht + 3 Siebdruckschritte: Rückkontakt (Silber): + Dient zur Kontaktierung der Zelle mit der nachfolgende Zelle Back Surface Field (Aluminium): + überkompensiert parasitären Emitter auf der Rückseite (p+ Dotierung) + formt Eutektisches Gemisch mit Silizium - geringer Kontaktwiderstand Frontkontakt (Silber): + Stellt den Frontkontakt der Zelle her + Silberpaste besteht aus Silber, Glasfritte und organischem Lösungsmittel + Glasfritte ätzt sich durch die oberste Schicht des Wafers so dass ein Kontakt zwischen dem Silber und Emitter hergestellt werden kann

10 Silberleitstruktur bei Dickschichtzellen Struktur der Sielberfinger : + Sehr dünne Linien (50 70 µm Linienstärke möglich) + Keine Fehlstellen erlaubt -> Unterbrechung + Linien möglichst hoch um den Wiederstand zu reduzieren + Sehr scharfe Kanten können realisiert werden

11 Silberleitstruktur bei Dickschichtzellen Siebdrucklinien: + Vollautomatisierte Siebdrucklinie mit mehreren Druckschritten, Waferkontrolle, automatisierte Pastennachfüllung etc. + Durchsatz von bis zu 2600 Wafern/h + Genauigkeiten von bis zu +/- 10 µm bei 6 Sigma + Substrathandling für Wafer von bis zu 100 µm Dicke

12 Rückseitenkontaktierte Solarzellen Technologie: + Zellen werden nicht von Vorne kontaktiert sondern auf der Rückseite + Viele Vorteile gegenüber Standardzellen: + Weniger Abschattung + Kleinere Lücken zwischen den Wafern + Dünnere Wafer können verwendet werden + Optisch schöner + Modulaufbau bestehend aus: + Rückkontaktfolie + Einbettmaterial + Wafer + Einbettmaterial + Glas

13 Rückseitenkontaktierte Solarzellen Rückkontakt-Folie: + Die Rückkontaktfolie wird mit einem leifähigen Kleber oder einer Lötpaste im Siebdruckverfahren bedruckt. + Druckverfahren im Bogenmaterial vollautomatisiert oder auch teilautomatisiert. + Auf die Rückkontakt-Foilie werden dann im Pick and Place Prinzip die Wafer aufgebracht

14 Rückseitenkontaktierte Solarzellen Geeignete Siebdruckmaschinen:

15 Dye Sensitized Solar Cells (Farbstoffsolarezelle) Technologie: + Absorption von Licht ohne Halbleiter sondern organischer Farbstoff + Art technische Photosynthese + Konstante Effizienz auch bei diffusem Licht (Kein Abfall der Effizienz bei Wärmeeinfluss wie bei Siliziumzellen) + Die Zelle besteht typischerweise aus: + Zwei Elektroden (Meist beschichtete Glasplatten) + Titandioxid + Farbstoff + Katalytische Schicht + Elektrolyten

16 Dye Sensitized Solar Cells (Farbstoffsolarezelle) Elektrode: + Meist Glasplatte mit einer TCO Schicht + Leitfähige Struktur wird über ein abtragen mittels Laser erzeugt + Glasscheibe dient gleichzeitig als Außenstruktur der Zelle und kann so verbaut werden Titandioxid: + Schicht wird mittels Siebdruck aufgebracht + Meist mehrere Drucke um eine 10 µm Schicht herzustellen Farbstoff: + Durch ein Flutprozess setzt sich der Farbstoff im TiO2 ab + Lichtempfindlicher, organischer Farbstoff Katalytische Schicht: + Schicht wird mittels Siebdruck aufgebracht + Meist eine wenige µm Dicke Platinschicht

17 Dye Sensitized Solar Cells (Farbstoffsolarezelle) Elektrolyten: + Unterschiedliche Methoden diese aufzubringen/einzubringen, meist jedoch ein Befüllungsprozess

18 Zukunft braucht Erfahrung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! THIEME GmbH & Co. KG Robert-Bosch-Straße Teningen info@thieme.eu