2024-12-01  –  2027-11-30

790.547,65 EUR

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), Freiburg im Breisgau, Bayern

03EE1203A

Kristallines Silizium Zellenentwicklung [EB1012]

01264899/1  –  SUNRISE - Laser-Strukturierung und selektive chemische Prozessierung als Lithografie-Ersatz für nachhaltige PV-Produktion

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE1)

Energie

Ziel des Vorhabens ist es, die hohe Kosten- und Ressourceneffizienz von direkter Laserstrukturierung mit der Oberflächengüte von Photolithografie zu kombinieren. Laser Strukturierungsprozesse sind seit Jahren die Wahl für günstige und nachhaltige Strukturierung von Silizium PV Wafern, basierend auf Solarzellen Technologien, welche das Fraunhofer ISE federführend mit entwickelt hat. Silizium Wafer basierte PV betrifft mittlerweile über 95% der jährlich produzierten elektrischen PV Kapazität, was Stand 2020 bereits über einer Milliarde Wafer pro Jahr entspricht. Unter dem Ziel der Effizienzsteigerung entwickeln sich Solarzellen zu immer besseren Halbleiterbauteilen, einhergehend mit wachsenden Anforderungen an die Güte von Oberflächen sowie einer höheren Sensitivität gegenüber Defekten. Selbst die Anwendung von Ultrakurzpuls Lasern (UKPL) bieten kein Prozessfenster zur direkten Strukturierung vieler nur wenige zehn Nanometer starken Schichten. Das Wirkungsgrad-Potential der in den Laboren entwickelten neuen Solarzellen Konzepte kann daher mit aktuell verwendeten Produktionstechnologien nicht ausgeschöpft werden. In der Halbleitertechnik ist Photolithografie (PL) Bestandstechnologie zur Erzeugung von wohldefinierten Strukturen bei gleichzeitiger Unversehrtheit der Oberflächen. Dies ist auch der Grund, weshalb die Produktion der effizientesten Solarzellen basierend auf III-V Material schon immer mehrere PL Schritte beinhaltet. Die Anzahl an Produktionsschritten wie auch die Kosten stehen einer Nutzung von PL für die Produktion von Solarzellen im Massenmarkt mit heute Milliarden an jährlich produzierten Silizium PV Wafern im Weg.