Photovoltaik-Aktivitäten am Fraunhofer IKTS Kick-Off Solarvalley-International, , Dresden

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1 Photovoltaik-Aktivitäten am Fraunhofer IKTS Kick-Off Solarvalley-International, , Dresden Uwe Partsch

2 Fraunhofer IKTS im Profil Stammpersonal: 218 Student. Hilfskräfte: 47 Betriebshaushalt: 20,8 Mio. Industrieerträge: 41,3 % Öffentliche Erträge: 38,9 % Grundfinanzierung: 20,8 % zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2000 Nutzfläche: 102 Labors und Technika auf fast 9400 m² Institutsleiter: Prof. Dr. Alexander Michaelis Stand: April

3 IKTS-Background Mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von keramischen Werkstoffen und Technologien für die Energietechnik, Hybridelektronik und Sensorik Werkstoffe Gläser für Pasten, Schutzlayer, spezielle Fügeapplikationen Pasten/ Tinten für Metallisierungen, Widerstände, Kondensatoren, Glasschichten, Sensoren Drucktechnologien Sieb- und Schablonendruck, Tampon-/ Gravurdruck, Mikrodispensen Ink-Jet- und Aerosoldruck Hochtemperatur-Brennstoffzelle - SOFC AlN-Abschlusswiderstände Dickschichtheizer auf tubularem Substrat 3

4 PV Ein neues Arbeitsgebiet des IKTS Dünnschicht-PV: PECVD (TCO, a-si, µc-si), Verkapselung kristalline Si-Solarzellen: FS-/BS-Metallisierung Kosten-/ Umwelt- optimierte Werkstoffe/ Technologien (REACH, RoHS) Effizienzsteigerungen durch adaptierte Werkstoffe/ Technologien IKTS bietet Komplettlösungen Werkstoff-Know-How Entwicklung funktionelle Charakterisierung Geschlossene Technologielinien vom Werkstoff bis zur Komponente Pastenherstellung Siebdruck Einbrand Charakterisierung 4

5 PV Ein neues Arbeitsgebiet des IKTS Pasten/ Tinten für die elektrische Kontaktierung von Si-basierten Solarzellen Kosten/ Umwelt wasserverdünnbare Binder, organische Binder Phtalat-frei Gläser PbO-haltig/ frei Substitution von Edelmetallen Elektrische Performance Minimierung elektrische Verluste Erhöhung Aspect Ratio Anpassung an verschiedene Drucktechnologien Optimierung Drucktechnologien (maskenbasiert, digital) Taktrate, Yield, CoO Druckauflösung, Aspect Ratio Aerosoldruck von Leitfingern 5

6 Werkstoffe für FS-/BS-Metallisierungen Material Metallpulver (PKV,BET, Ox.-verhalten Löslichkeit im Glas, Sinterverhalten) Glas (PKV, BET, Zusammensetzung Viskosität/ Sinterverhalten,Reaktivität mit SiNx, Metall, Haftung) Technologie Drucktechnologie maskenbasiert: HD-Sieb-, Schablonen-, Gravurdruck digital: Ink-Jet, Aerosoldruck Anorganische Additive ( Viskosität Paste, chem. Reaktionen Si/ SiNx/ Glas, Haftung) Binder, Lösungsmittel (Zusammensetzung Druckverhalten, Ausbrennverhalten, Mikroatmosphäre bei Sintern) 6 Komponente Elektrische Performance (RK, Rsqr, η, FF) Haftung 725 C 775 C Brenntechnologie 825 C

7 Werkstoffe für FS-/BS-Metallisierungen PV-Pastenentwicklung DoE: Lotbenetzung, RK= f(glasanteil, Einbrenntemperatur) ,0 Lotbenetzung < 20,0 20,0 40,0 40,0 60,0 60,0 80,0 > 80,0 7,5 10,0 12,5 15,0 PbO-Glas (Vol%) 17,5 20,0 800 lgrk < -0,1 0,0 0,5 1,0 1,5 > 840-0,1 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,0 820 Temperatur ( C) Lotbenetzung + RK RK Temperatur ( C) Temperatur (Vol%) Lotbenetzung ,0 7,5 10,0 12,5 15,0 PbO-Glas (Vol%) 17,5 20, ,0 7,5 10,0 12,5 15,0 PbO-Glas (Vol%) Zielgebiet: Lotbenetzung > 80%, RK < 1 Ohm 7 17,5 20,0

8 Zusammenfassung IKTS verfügt über langjährige Kompetenzen im Bereich der Pasten- und Tintenentwicklung variable Abscheidetechnologien funktionskeramischer Schichten PV-relevantes Know-How: Pasten-/Tintencharakterisierung (Granulometrie, Rheologie, Benetzungswinkel, Druckauflösung, Topografie, Thermoanalyse, Sinterverhalten, Mikrostruktur, elektrische Charakterisierung, Schichthaftung, Lötbarkeit ) Sintertechnik (IR-RTA, IR-DO) Galvanik PV-Messtechnik IR-Durchlaufofen 8

9 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Weitere Informationen: Dr. Uwe Partsch Tel.: Labtour in 3 Gruppen (16:15, 16:25, 16:35 Uhr) 9