Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sägen ohne Späne: Treffen der Kristallspezialisten am Fraunhofer CSP

21.10.2014

Moderne Halbleiter- und Photovoltaik-Technologien setzen neben bekannten auch auf neue und oft sehr teure Materialien wie Siliziumcarbid oder Saphir. Um die Kristalle dafür effizient zuzuschneiden, beschäftigt sich eine ganze Branche mit verschnittfreien oder -armen Sägeprozessen. Ihre führenden Wissenschaftler und Ingenieure auf diesem Wafering genannten Gebiet treffen sich im Rahmen der PV Days am 21. und 22. Oktober 2014 in Halle.

Dünne Halbleitersubstrate als Basis für Mikrochips oder Solarzellen werden üblicherweise aus großen Kristallen gesägt. Gearbeitet wird dabei allerdings nicht mit dem Fuchsschwanz, sondern meist mit einem hauchfeinen Draht mit der Dicke eines kräftigen Haares, um den Verschnitt gering zu halten. Um den Verschnitt weiter zu senken, ist die Branche auf der Suche nach so genannten Kerfless-Technologien, Methoden, die keinen »Kerf«, also Verschnitt produzieren.


Am Fraunhofer CSP untersuchen und bewerten Wissenschaftler neue Trennverfahren für Halbleiterwafer.

© Fraunhofer CSP

Am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle befasst sich eine zehnköpfige Gruppe mit der Bewertung neuer Säge- und Trennverfahren. In den InnoProfile-Tansfer-Projekten DiaCell und MechSi des Bundesministeriums für Bildung und Forschung untersucht das Team um Prof. Dr. Stephan Schönfelder diese Technologien auf ihre Tauglichkeit.

Dazu kombinieren sie klassische Ansätze der Werkstoffmechanik mit ausgefeilten Computersimulationen. »Zurzeit ist das Wafering ein großer Abenteuerspielplatz für Ingenieure. Es gibt wirklich sehr viele spannende Ansätze«, führt Schönfelder in das Thema ein. Zwei wichtige Ansätze im Kerfless-Wafering seien das Abschälen durch Eigenspannung und Epitaxie-basierte Methoden zur Erzeugung dünner Schichten.

Beim Abschälen durch Eigenspannung wird das Silizium über eine an der Schnittstelle zwischen Silizium und einem aufgebrachten Dickschicht-Film eines anderen Materials induzierte Spannung getrennt. Eine ähnliche aber noch sehr neue Technik zum Spalten von Wafern kommt aus Sachsen. Die Firma Siltectra arbeitet dort ebenfalls mit der unterschiedlichen Ausdehnung von Materialien bei Temperaturänderungen.

Die Forscher aus Dresden bekleben Wafer mit dünnen Kunststoffschichten und schockfrosten sie dann in einem Stickstoffbad. Der Wafer wird exakt der Länge nach halbiert. »Diese Technik hat Charme, da sie derzeit als eine der wenigen in der Standardgröße der Wafer anwendbar ist. Wie bei allen Kerfless-Technologien muss die Eignung für einen Massendurchsatz noch gezeigt werden, da im Vergleich zum Drahtsägen je Prozessdurchlauf immer nur ein Wafer hergestellt werden kann«, sagt Schönfelder.

Die Herstellung und Aufbereitung von Silizium bis hin zum Wafer macht bei der kristallinen Photovoltaik derzeit noch ungefähr ein Drittel der Gesamtkosten am PV-Modul aus. Sparpotenzial besteht also auch bei etablierten Technologien und für Schönfelder ist auch die Sägetechnik noch nicht ausgereift:

„Sägen klingt so archaisch und einfach, aber was genau dort passiert, ist immer noch unzureichend verstanden. Am CSP arbeitet er mit Hilfe von mikrostrukturellen Analysen, mechanischen Experimenten und rechenintensiven Simulationen und Modellen gemeinsam mit Forschungspartnern daher daran, den Sägeprozess in der Tiefe zu verstehen und auch etablierte Techniken wie strukturierten oder Diamantsägedraht zu optimieren“.

Ultradünne Scheiben aus edlem Material werden aktuell auch in einem anderen Markt interessant: Smartphone-Displays. Normales Fensterglas ist für einen Gegenstand, den man fast täglich in Hand-oder Hosentasche transportiert, zu anfällig für Kratzer. Aus diesem Grund setzen die meisten Hersteller extra gehärtete Gläser, wie beispielsweise so genanntes Gorilla-Glas, ein.

Noch härter ist der Kristall Saphir, den Apple schon bei IPhones für die Abdeckung von Fingerabdrucksensoren und Kameralinsen einsetzt. Auch künstliche Saphirkristalle sind allerdings immer noch sehr teuer und der Schnittverlust in der Herstellung ein großer Kostenfaktor. Ein interessanter Ansatz könnte die Herstellung von hauchdünnen Scheiben mit Kerfless-Techniken sein, um sie als zusätzliche Schutzschicht über gehärtetes Displayglas zu legen.

Schönfelder und die anderen Wissenschaftler vom Fraunhofer CSP sind jedenfalls bereit. Um kreative Lösungen in diesem jungen Forschungsfeld auszutauschen und zu diskutieren, treffen sie sich auf den PV Days gemeinsam mit anderen Experten und großen Herstellern am 21. und 22. Oktober 2014 in Halle (Saale).

Im Rahmen dieser  2-Tages-Konferenz finden dort insgesamt fünf Workshops mit hochkarätigen Teilnehmern aus der ganzen Welt statt, um die neuesten Entwicklungen in der Photovoltaik in Bereichen wie Wafering, Sonder- und Dünnschicht-Module oder Defektanalysen zu diskutieren.

Weitere Informationen:

http://www.pv-days.com Weitere Informationen zu der Veranstaltung
http://www.csp.fraunhofer.de Weitere Informationen zum Veranstalter

Clemens Homann | Fraunhofer-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Veranstaltungsnachrichten:

nachricht Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil
14.12.2017 | Haus der Technik e.V.

nachricht Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF
13.12.2017 | VDI Technologiezentrum GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Veranstaltungsnachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Was für IT-Manager jetzt wichtig ist

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

30 Baufritz-Läufer beim 25. Erkheimer Nikolaus-Straßenlauf

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten