In welcher Weise das möglich ist, zeigt das vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT geleitete EU-Projekt SOLASYS. Etablierte als auch neuartige Solarzellenkonzepte sollen von dieser Forschung profitieren. «Hauptziel des Demonstrationsprojekts ist es, den Durchsatz zu erhöhen und somit eine bessere Effizienz der Solarzellen zu erreichen», sagt Studienautor Alexander Olowinsky.
Die derzeit noch hohen Kosten des durch Photovoltaik erzeugten Stroms entfallen vor allem auf Material und die Herstellung von Solarzellen. Wenn die derzeit maximal 16-prozentige Effizienz von Solarzellen erhöht wird, könnte dies den Preis senken. Dazu scheint sich die Lasertechnik anzubieten, die aufgrund der Berührungslosigkeit, der kontrollierten Energieabgabe und der hohen Geschwindigkeit und Präzision zahlreiche Vorteile in der Materialbearbeitung bietet.
«Bisher wird die Lasertechnik in der Photovoltaik-Zellherstellung jedoch erst bei der Kantenisolation oder bei Bohrungen genutzt», so Olowinsky. Dabei ist eine Vielzahl von Anwendungen der Technik denkbar. «Erste Studien haben bereits grundsätzliche Möglichkeiten des Einsatzes gezeigt.
In sechs Jahren ist Solarstrom nicht mehr teurer als herkömmlicher Strom. /
Nun soll deren Machbarkeit bewiesen werden.»
Hitzebelastung verringert
Das Laserbohren, das mit bis zu 100 haarfeinen Bohrungen pro Sekunde geschieht, erlaubt es etwa, Metallkontakte von der Vorder- auf die Rückseite der Zelle zu führen. Dadurch liegen beide elektrischen Pole auf der Rückseite, was Schattenbildung verhindert und die Effizienz der Zelle erhöht. Auch das Verlöten zweier Zellen zu einem Modul kann die Lasertechnik optimieren.
Da die Löttemperatur beim Laser exakt kontrolliert und moduliert werden kann, wird die Laserleistung bei Temperaturabweichungen an der Solarzelle einfach nachgeregelt. Das erhöht die Qualität der Lötstellen und verringert ihre Hitzebelastung. Ähnliche Verbesserungen erwartet man vom Laser beim Entfernen dünner Beschichtungen ohne Beschädigung des Substrats, beim Isolieren von Vorder- und Rückseite sowie beim selektiven Dotieren.
EPIA: Verzehnfachung der Leistung
Prognosen der European Photovoltaic Industry Association gehen davon aus, dass sich die installierte Leistung aus Photovoltaik-Anlagen in den nächsten acht Jahren verzehnfachen wird, obwohl der Sonnenstrom preislich erst um 2015 mit konventionell gewonnenem Strom gleichziehen kann.
Diese Schätzung hält auch Olowinsky für realistisch. «Das hängt allerdings nicht allein von der Zellproduktion alleine ab, sondern auch von der Entwicklung der Modulfertigung und der gesamten Handhabungstechnik», gibt der Aachener Forscher zu bedenken.
