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rheinhausenMit der neuartigen Rückseitenkontaktierung verfolgen Hersteller kristalliner Solarzellen und Photovoltaikmodule das Ziel, die Energieausbeute zu erhöhen. Dabei löst die Plasmadust-Technologie der Reinhausen Plasma GmbH die bisher bestehenden Probleme bei der Aufbringung der Busbars. Das Beschichtungsverfahren ermöglicht es, die zellgebundenen Sammelschienen lösemittelfrei, trocken und berührungslos direkt auf die Aluminiumschicht abzuscheiden. Und das ohne Temperaturbelastung des Siliziumwafers.

Um einen höheren Wirkungsgrad bei niedrigeren Kosten zu realisieren, erfolgt die Kontaktierung der neuesten Generation kristalliner Solarzellen ausschließlich über die Rückseite. Die auf der Rückseite der Wafer meist in PVD (Physical Vapour Deposition)-Verfahren aufgebrachte Aluminiumschicht zeichnet sich durch eine gute elektrische Leitfähigkeit aus. Probleme bereitet bisher jedoch die Applikation der Busbars. Die klassische Verfahrensweise – Siebdruck belötbarer Silberpasten – scheidet aufgrund mangelnder Haftung auf dem PVD-Aluminium aus. Außerdem kann die beim Ausbrennen des Binders entstehende, zusätzliche Temperaturbelastung die Qualität des Siliziumwafers beeinträchtigen.

Mit der Plasmadust-Technologie, einem trockenen und lösemittelfreien Beschichtungsverfahren, lassen sich verschiedene lötbare Metalllegierungen als Mikro- oder Nanopulver aus einem kalt-aktiven Plasma unter Atmosphärendruck direkt auf der Aluminiumschicht abscheiden. Dies kann entsprechend dem Zelldesign linienförmig oder punktuell erfolgen. Unabhängig von der Form der Busbars werden prozesssicher reproduzierbare Schichtdicken erzielt, die im Peeltest Haftungswerte größer 2 N aufweisen. Die PVD-Kontaktschicht wird durch den Beschichtungsprozess weder beschädigt noch verunreinigt.

Für die Schichtabscheidung hat das Regensburger Unternehmen einen weiteren Plasmaerzeuger entwickelt, der unter Umgebungsdruck arbeitet und bei dem der Energieeintrag ins Plasma über weite Bereiche geregelt werden kann. Dies ermöglicht es, die Temperatur des auf die Oberfläche des Solarwafers treffenden Plasmas sehr gering zu halten: Sie liegt messbar bei unter 100 °C. Daraus resultiert eine sehr substratschonende Beschichtung bei vergleichsweise geringem Energiebedarf.

Die kontinuierliche Zuführung des Beschichtungspulvers erfolgt durch eine speziell entwickelte Zerstäuber- und Fördertechnologie. Dabei werden die Pulveragglomerate erst unmittelbar vor der Injektion in den Plasmastrahl durch Energiezufuhr zerstört. Dies gewährleistet, dass die Pulverpartikel absolut gleichmäßig in das Plasma eingeleitet werden. Der Partikelfluss lässt sich anwendungsbezogen einstellen.

Als Beschichtungsmaterialien für die Applikation von Busbars stehen derzeit Pulver aus Kupfer und Zinn sowie Silberlegierungen zur Verfügung. Dies ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Silberpasten spürbare Kosteneinsparungen, da beim Plasmadust-Verfahren deutlich weniger beziehungsweise überhaupt kein Silber erforderlich ist. So bietet beispielsweise Kupfer bei geringeren Kosten eine höhere Benetzbarkeit und Haftfestigkeit. Zinn weist kostengünstigste Alternative ebenfalls überzeugende  Ergebnisse auf.


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