Cost reduction through ultrasound contacting

| Photovoltaik & Glas, 4JET microtech Kostensenkung durch Ultraschall-Kontaktierung

Internationaler Wettbewerb und der massive Preisverfall zwingen die Hersteller von Dünnschicht-Solarmodulen zu weiteren Kostenreduzierungen. Hohes Potenzial liefert dabei die Kontaktierung der Zellen mit Hilfe der Ultraschall-Kontaktiertechnik.

Um stromleitende Verbindungen auf Solarzellen herzustellen, müssen diese elektrisch leitend kontaktiert werden, so dass über die Busbars die elektrische Energie zu der Anschlussdose geleitet wird. Diese Kontaktbänder (Busbars) werden heute überwiegend geklebt und sollen zukünftig durch Ultraschall-Kontaktierung (dem sogenannten Ultraschall-Bonden) verbunden werden. Dieses neuartige Kontaktierungsverfahren verbessert die physikalischen Eigenschaften sowie die Langlebigkeit der Kontakte gegenüber den bisher eingesetzten Verbindungsverfahren.

Die Tagesproduktion einer Produktionslinie von Dünnschicht-Solarmodulen liegt bei etwa 3.000 Modulen. Durch das Ultraschall-Bonden können die Herstellkosten um bis zu 0,40 € pro Modul gesenkt werden. Gegenüber konventionellen Verfahren lassen sich dadurch erhebliche Einsparungen und damit Wettbewerbsvorteile realisieren.

Ultraschallverbindungen auf Glaskeramik
Ultraschallverbindungen auf Glaskeramik

Da das Ultraschallverfahren eine metallische Verbindung zwischen den Kontaktmetallen herstellt, werden  vergleichsweise hohe Anforderungen an die Oberflächengüte der Kontaktstellen gestellt. Vor der Kontaktierung müssen von dem Substrat die Absorberschichten entfernt werden und die Kontaktflächen des metallischen Rückkontaktes weitgehend frei von Kontaminationen sein.

Im Entwicklungsverbund der beiden mittelständischen Solarzuliefer-Firmen Maschinenbau GEROLD GmbH & Co. KG (Nettetal) und der 4JET Technologies GmbH (Alsdorf) wird nun die Kontaktierungstechnologie erstmals mit der vorhergehend notwendigen Freilegung technologisch optimiert und aufeinander abgestimmt.

Dazu werden neuartige Laserprozesse und alternative mechanische Prozesse untersucht und im Zusammenspiel mit unterschiedlichen Prozess-Parametern bewertet.

Zwei Jahre lang fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Entwicklung in einer Maßnahme für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). 4JET Technologies und Maschinenbau GEROLD kooperieren in diesem Projekt, um Forschungsergebnisse für die Photovoltaik-Produktion nutzbar zu machen, aber auch um zukünftige Anwendungen in Branchen wie Elektronik oder Mikrosystemtechnik zu erschließen.

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Produktionsforschung“ gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

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