Neue Möglichkeiten erschließen

Auf Dachflächen, Schallschutzmauern oder Parkscheinautomaten sind sie zu finden: Solarzellen, die das Sonnenlicht einfangen und in elektrische Energie umwandeln. Die Wachstumsraten der Photovoltaikunternehmen betragen jährlich 30 Prozent. Nicht nur die wirtschaftlichen und ökologischen Chancen sind enorm, sondern auch die Herausforderungen für Unternehmer und Ingenieure.

Die klassische Solarzelle aus Silizium wird in vielen einzelnen Produktionsschritten gefertigt: Das in Blöcken hergestellte Silizium wird zunächst in quadratische Scheiben geschnitten. Anschließend lassen sich diese Wafer strukturieren, dotieren, beschichten und mit elektrischen Kontakten versehen. »Nano-Oberflächentechnologien und speziell Plasma gestützte Verfahren bieten eine große Palette von Möglichkeiten zur Texturierung und Beschichtung von Solarwafern im Nanometer-Bereich, die bisher noch nicht erschlossen sind«, erklärt Eckhard Beyer, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden. »Mit der Plasmatechnologie können wir mehrere Prozessschritte kombinieren und den Herstellungsprozess effizienter gestalten.« Die Forscher am IWS entwickeln Plasmaquellen, die bei Atmosphärendruck arbeiten und sich damit besonders zur Fertigung von Solarzellen eignen. Herkömmliche Beschichtungsquellen werden im Vakuum eingesetzt, was eine vergleichsweise teure Anlagentechnik erfordert.

Unter dem Dach des Innovationsclusters »nano for production«, erarbeiten die Forscher gemeinsam mit Unternehmern Konzepte für Ressourcen sparende Produktionsanlagen zur Herstellung von Hochleistungs-Solarzellen. »Mittelfristiges Ziel ist es, mit Hilfe der Nanotechnologie materialsparende dünnere und größerere Solarwafer herzustellen, die schnell in großen Stückzahlen gefertigt werden können. In einer Anlage können wir mehrere plasmachemische ätzschritte in Kombination mit Beschichtungsschritten durchführen«, beschreibt Beyer die Vorteile des Herstellungsverfahrens. »Diese neuen Fertigungsschritte lassen sich auch in bestehende Produktionslinien nachträglich integrieren.«