SUPERSCAN IV SOLAR

Laserprozesse sind ein wichtiger Teil bei der Fertigung moderne Solarzellen. Bei PERC-Solarzelle ermöglicht der Laser beispielsweise das rückseitige Kontaktieren der Zelle beim Laser Contact Opening oder auch ein selektives Laser-Doping des Halbleiters. Bei all diesen Anwendungen ist es meist nötig feinste Strukturen von wenigen Mikrometer mit hoher Genauigkeit zu lasern. Gleichzeitig bleibt die Produktivität ein zentrales Thema, denn nur bei höchsten Stückzahlen läuft eine PV-Produktion wirtschaftlich. Die von der Solarindustrie geforderte Taktung liegt hier bei über 3.600 Wafer pro Stunde.

Um diese Aufgabe zuverlässig umzusetzen, benötigt es spezialisierte Hochgeschwindigkeitsscanner wie die unserer SUPERSCAN IV-SOLAR Serie. Mit einer Genauigkeit von ± 10 μm, einer Markierungsgeschwindigkeit von mehr als 60 m/s und höchster Dynamik durch die SiC-Spiegel können die 100 und 300 lasergeschriebene Linien je Wafer in unter 1s erzeugt werden. Damit sorgt der SUPERSCAN IV-SOLAR für hohen Produktionsdurchsatz und somit für niedrigere Produktionskosten.

Mit dem SUPERSCAN IV 20 SOLAR ist es zudem möglich, die nötigen Spot- und Geschwindigkeitsanforderungen auch in größeren Prozessfelder bis 210 x 210 mm2 umzusetzen. Dies ist ein wichtiger Aspekt für die Produktion von M12-Solarwafern mit größeren Abmessungen.

Der SUPERSCAN IV SOLAR ist speziell auf die Anforderungen der Wafer-Bearbeitung in der Photovoltaik ausgelegt. Dabei ist es wichtig, für die Ablenkeinheit die optimale Konfiguration aus Apertur, Spiegelsubstraten, Beschichtung und Regelungselektronik zu wählen. Nur so können die hohen Anforderungen an Geschwindigkeit, Genauigkeit und Dynamik erreicht werden.

Und genau diese Kombination macht die SUPERSCAN IV-SOLAR Serie zur optimalen Lösung für Ihre Photovoltaikproduktion. Überzeugen Sie sich selbst:

Die Solar-Wafer-Technologie entwickelt sich seit Jahren stetig weiter. Und gerade in besonders agilen Photovoltaik-Märkten wie China kommen die mit innovativen Verfahren wie PERC („Passivated Emitter Rear Contact“) hergestellten Solar-Wafer in großen Stückzahlen zum Einsatz. Denn solche Wafer sind teils um mehr als 20 % effizienter bei der Umwandlung als herkömmliche BSF- oder HIT-Solarzellen.

Bei PERC-Solarzellen wird die höhere Energieumwandlungseffizienz durch eine dielektrische Pas- sivierungsschicht (zumeist Al2O3, SiO2, SiNx) ermöglicht. Darin werden dann beim Laser Contact Opening (LCO) kleine Kontaktöffnungen durch Laserablation erzeugt. Dies geschieht über ein selektives Entfernen der Passivierungsschichten über ein gestricheltes Punkt- oder Linienmuster.

Hohe Anforderungen an Genauigkeit und Durchsatz

Um eine optimale Effizienz der Solarzelle zu erreichen, dürfen die Kontaktöffnung nur wenige 1/100 mm messen, so dass sie nicht unnötig Silizium freilegen, was zu einer erhöhten Rekombination führen könnte. Die Platzierung der Kontakte muss sehr präzise sein, um einerseits die korrekte Ausrichtung mit den Frontkontakten zu gewährleisten und andererseits die Struktur der Zelle nicht zu beschädigen. Hier werden Wiederholgenauigkeiten von wenigen Mikrometern gefordert. Gleichzeitig darf der Prozessschritt zusammen mit der nötigen Zeit für das Handling nicht länger als 1 Sekunde pro Wafer dauern, um optimal in die auf mindestens 3.600 Wafer pro Stunde ausgelegte Produktion zu passen.

Spezialisierte Scanlösungen ermöglichen eine effiziente Fertigung

Bei bisherigen M0-M6 Wafern ist der SUPERSCAN IV 15 eine etablierte Lösung. In Kombination mit einem 532 nm Laser und einem f = 255 mm f-theta Objektive erreicht er Spotgrößen kleiner 20μm und Genauigkeiten < ± 10 μm. Dank eines auf lange Vektoren optimierten Tunings erreicht der SUPERSCAN IV-15 Geschwindigkeiten von bis zu 200 rad/s bzw. über 50 m/s im Feld. Dadurch ist es möglich die 100-300 Linien pro Wafer in weniger als 500 ms zu markieren und so die Anforderungen der Photovoltaik-Industrie zu erfüllen.

Größere Wafer M12 Wafer benötigen neue Scanlösungen

Doch die immer größer werdenden Solar-Wafer stellen die Laserproduktion vor Herausforderungen. Denn mit den bestehenden Scan-Systemen können die nötigen Bearbeitungsfelder von mind. 210 x 201 mm2 bei unveränderter Spotgröße nicht erreicht werden. Und Scan-Systeme mit größerer Apertur bieten typischerweise nicht die nötige Dynamik und hohe Geschwindigkeit.

Gleichzeitig bietet eine Kombination des SUPERSCAN IV 20 SOLAR mit einem geeigneten f = 330 mm F-Theta Objektiv die notwendigen größeren Bearbeitungsfelder für die Produktion von M12 Wafern und ermöglicht weiterhin eine Taktung von mindestens 1 Wafer / Sekunde.

So kann die Solar-Industrie weiter die Produktionskosten reduzieren und sicherstellen, dass die hohe Nachfrage an kostengünstigen PV-Modulen weiterhin gedeckt werden kann.

Aus diesem Grund werden die Spiegel nur außerhalb des Bearbeitungsbereichs beschleunigt. Ein „Skywriting“ sorgt außerhalb des Bearbeitungsbereichs für eine sehr schnelle Strahlrichtungsumkehr ohne aktive Laserleistung. Da diese Umkehrzeiten bei bis zu 300 Linien durchaus auch relevant werden können, ist es wichtig hier eine Ablenkeinheit mit Leichtgewichtsspiegeln und niedrigem Schleppverzug zu nutzen.

Zusätzlich kann über intelligente Softwarefunktionen Prozesszeit gespart werden. An den Fenstern des „Passivation Layer“ können mithilfe des „Dashed-Line“-Features der SP-ICE-3 Liniensegmente zu einer Linie zusammengefasst werden, sodass der Laser an den entsprechenden Stellen lediglich moduliert wird und es zu keinerlei Abbrems- bzw. Beschleunigungsvorgang kommt. So wird keine wertvolle Zeit vergeudet und die Produktivität des Prozesses erhöht.

Das RAYGUIDE Solar-Wafer-Plug-in fasst diese einzelnen Striche zu einem Strichlinienmuster zusammen. Auf diese Weise werden die Lücken im Muster präzise durch Modulation der Laserleistung erzeugt, und
nicht durch das Markieren einzelner Vektoren. Darüber hinaus ermöglicht die Software eine schnellere und direktere Anpassung der Muster. Ad-hoc-Änderungen des Wafer-Layouts lassen sich damit einfach und bequem vornehmen. Darüber hinaus bietet der "Designer" eine grundsätzliche Verschlankung des Workflows, da der Umweg über DXF-Dateien entfällt.

Technische Spezifikationen sind wichtig und häufig entscheidend. Aber wir bei RAYLASE glauben daran, dass es auf mehr ankommt als die reine Technik. Deshalb sind wir Ihr Partner für zuverlässige und erfolgreiche Laserprozesse und bieten mehr als nur technische Komponenten.