Ziel der Entwicklung

Mit einem „Flattop„-Intensitätsprofil kann die Intensität über den gesamten Querschnitt eines Laserprofils auf eine räumlich nahezu konstante Intensität eingestellt werden. Damit wird im Zentrum des Laserpulses keine wesentlich höhere Intensität als am Rand erzeugt, wie es bei gaußförmigen Pulsen auftritt. Mit einem Flattop-Intensitätsprofil können die folgenden Nachteile der Laserablation, die bei einem gaußförmigem Intensitätsprofil (aufgrund der unterschiedlichen ortsabhängigen Lichtintensität) auftreten, vermieden werden: das Erwärmen des Siliziums unterhalb einer dielektrischen Schicht ,wie der Antireflexschicht, in Bereichen des Laserlichtflecks mit sehr kleinen Intensitäten und damit Vermeidung einer Defekterzeugung, dass Schmelzen des Siliziums unterhalb der dielektrischen Schicht in Bereichen kleiner Intensitäten und damit die Amorphisierung des Siliziums mit hoher Defektdichte und das Schmelzen der Textur-Pyramiden, bei der Laserbehandlung texturierter Oberflächen im Bereich sehr hoher Intensitäten. Somit kann zur Erzeugung selektiver Emittersolarzellen auf zweierlei Weise auf einen Flattop-Laser zurückgegriffen werden: zum einen zur Ablation einer Diffusionsbarriere, zur Erzeugung der selektiven Emitterstruktur und zum anderen zur Ablation der Antifreflexschicht, zur Bereitstellung der Siliziumoberfläche für den nachfolgenden Metallisierungsschritt der zum Beispiel durch einen stromlosen Platierungsschritt geschieht.

Vorteile und Lösungen

In der Photovoltaikindustrie dominiert nach wie vor die siebdruckmetallisierte Siliziumsolarzelle mit einem homogenen oder selektiven Emitter. Dieses Projekt stellt einen Prozessschritt vor, der selektive Emitterstrukturen und das Laseröffnen der Antireflexschicht mit einer Galvanik-Metallisierung, in Kombination mit einer außenstromlosen Nickelsabscheidung kombiniert. In dem Projekt konnte gezeigt werden, welche leicht zu ablatierenden Diffusionsbarriereschichten als Zwischenschicht für die Erzeugung der selektiven Emitterstrukturen eingesetzt werden können. Damit sind die Kundenanforderungen an die Herstellbarkeit eines alternativen selektiven Emitterprozesses gewährleistet. Eine weitere Kundenanforderung, die quasi als Nebenprodukt des Projekt anfällt, ist eine Alternative zum Siebdruck, galvanische und außenstromlose Platierungen, so dass der Einsatz von Schwermetallen, wie sie in Siebdruckpasten eingesetzt werden, vermieden werden kann.

Zielgruppe und Zielmarkt

Aufgrund des drastischen Einbruchs der Photovoltaikindustrie in Europa sind die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten nicht mehr in dem Umfang wie sie geplant waren realisierbar. Die bei der Projektbearbeitung gesammelten Erkenntnisse und Erfahrungen sind jedoch auf weitere Branchen übertragbar, insbesondere in der optischen Industrie. Mittels des direkten Ablationsprozesses, der im Projekt eingehend untersucht und modelliert wurde, können dielektrische Schichten, die in der Optik eingesetzt werden, lokal entfernt werden, ohne das darunterliegende Substrat zu zerstören. Darüber hinaus können bei bestimmten dielektrischen Schichten Strukturänderungen hervorgerufen werden, die aufwendige photolithographische Strukturierungsverfahren überflüssig machen. Zu denken ist hier an die Graphitisierung von intrinsischem Diamant, der so lokal leitfähig gemacht wird.