Plasmatechnik für günstigen Solarstrom

Neues Produktionsverfahren ermöglicht dünnere Silizium-Wafer

Ein Projekt von Shell Solar Gelsenkirchen, OTB Niederlande, dem Institut für Halbleitertechnik in Aachen und dem Fraunhofer ISE Labor- und Servicecenter soll die Herstellung kostengünstigerer Silizium-Solarzellen ermöglichen. Mit Plasmatechnik soll der Wirkungsgrad der Wafer erhöht und damit die Produktion dünnerer Solarzellen ermöglicht werden.

Ein entscheidender Kostenfaktor beim bisherigen Herstellungsprozess ist die Entfernung des Phosphorglases von der Zellenoberfläche mittels Chemikalien (Ätzschritt). Nun wird versucht, diese Schicht durch einen Trocken-Ätzprozess mittels Plasma zu entfernen. Ein derartiger Plasma-Prozess ist kostengünstiger, umweltfreundlicher und verbessert auch die Ökobilanz der Photovoltaik.

Ein weiterer Vorteil ist, dass in einer Plasma-Jet-Anlage auch andere Herstellungsschritte wie die Passivierung der Zellenvorder- und -rückseite mit Stickstoffglas und Wasserstoff ablaufen können. Durch die Passivierung wird nicht nur der Wirkungsgrad der Solarzelle erhöht, es können auch dünnere und damit kostengünstigere Wafer eingesetzt werden.

Solarzellen bestehen aus reinem und damit in der Produktion sehr teurem Silizium. Solarstrom kann daher wirtschaftlich immer noch nicht mit konventionellen Energiearten konkurrieren. Die Preise für Solar-Silizium haben sich seit 1995 verdreifacht. Die Lösung dieses Problems besteht also in der Produktion wesentlich dünnerer Solarzellen.

Die neuen Prozesse müssen hinsichtlich Ätzraten, Prozessdauer, Gasdurchsatz, Kosten- und Wirkungsgrad noch optimiert werden. Die bisherigen Ergebnisse zeigen aber bereits von großen Fortschritten bei der großflächigen Einführung der Photovoltaik in der Energieversorgung. Die Ergebnisse sollen in die Entwicklung einer dritten Produktionslinie der Solarzellenfabrik von Shell Solar in Gelesenkirchen einfließen.