BC-Solarzellen gelten schon lange als vielversprechender Ansatz, um die Effizienz in der kristallinen Silizium-Photovoltaik zu steigern. Da sie keine Vorderseiten-Gitterlinien haben und 100 Prozent des Lichts absorbieren, erreichen sie den höchsten theoretischen Wirkungsgrad. Jahrzehntelang hatte die Industrie jedoch aufgrund des komplexen Herstellungsprozesses und der hohen Kosten Schwierigkeiten, BC zu skalieren. Dies hat sich durch die Einführung eines neuen Prozesses von Aiko nun geändert. Dieser Prozess geht die grundlegenden Herausforderungen an, die eine Masseneinführung von BC bislang verhinderten.
Der geschützte „Self-Masked Two-Step“-Prozess von Aiko in Kombination mit Laserstrukturierung hat die Herstellung von ABC-Solarzellen (All Back Contact) neu definiert und gleichzeitig Maßstäbe für Effizienz, Zuverlässigkeit und Großserienfertigung gesetzt. Dieser technologische Fortschritt hat die Back-Contact-(BC)-Technologie für die breite Anwendung skalierbar gemacht.
Der Aiko-Ansatz
Bei der konventionellen BC-Produktion werden in der Regel Tunneloxid- und polykristalline Siliziumschichten – die wichtigsten ladungsselektiven Schichten – gleichzeitig gebildet. Diese Methode verlangt Kompromisse, da die idealen Prozessbedingungen für den einen Bereich den anderen negativ beeinflussen. Das führt zu suboptimalen passivierten Kontakten und begrenzter Effizienz.
Aikos Durchbruch beruht auf der vollständigen Entkopplung der Bildung von p-Typ- und n-Typ-Tunneloxid- und polykristallinen Siliziumschichten. Dadurch können beide Seiten einer Solarzelle unabhängig voneinander verbessert werden. Dies maximiert die Passivierungsqualität und steigert die Umwandlungseffizienz erheblich. Das Unternehmen hat BSG (Bor-Silikat-Glas) und PSG (Phosphor-Silikat-Glas) – Materialien, die während der Hochtemperaturdiffusion entstehen – als natürliche, selbstausrichtende Masken verwendet.
Diese Entwicklung:
eliminiert die Notwendigkeit einer externen Maskierung und Reinigung und reduziert das Kontaminationsrisiko.
vereinfacht den Gesamtprozess und macht ihn genauso effizient wie herkömmliche, einstufige Verfahren.
verringert den Materialverbrauch und verbessert gleichzeitig den Ertrag und die Konsistenz in der Produktion.
Die Zukunft der Solarenergie gestalten
Die Neuerungen ermöglichen die Herstellung spannungsarmer, hochgradig gleichmäßiger Schichten mit außergewöhnlicher Passivierungsqualität. Sie bilden die physikalische Grundlage für die Massenproduktion von ABC-Zellen mit Umwandlungswirkungsgraden von über 27 Prozent. Dazu nutzte Aiko seine Forschungs- und Entwicklungskapazitäten, um die thermodynamische Hochtemperaturumgebung durch Simulation des thermischen Feldes zu rekonstruieren und das Gleichgewicht zwischen laminarer Strömungskontrolle und Passivierungskinetik zu finden. Darüber hinaus entwickelte das Unternehmen ein intelligentes System zum Spannungsausgleich und wandte fortschrittliche Modellierungswerkzeuge an, um eine ultrapräzise Temperaturkontrolle innerhalb der Reaktionskammer mit einer Genauigkeit von ±0,5 °C zu erreichen.
Dieser Prozess gewährleistet die konsistente Bildung hochwertiger Tunneloxid- und polykristalliner Siliziumschichten sowohl für die p-Typ- als auch für die n-Typ-Regionen. Sie ebnen den Weg für eine branchenweite Zelleffizienz und Fertigungsstabilität. Insgesamt ermöglichen diese Fortschritte Aiko die Herstellung von ABC-Modulen im Gigawatt-Maßstab mit hoher Leistung, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz. Damit nähern sich die Module zunehmend dem Kostenniveau der gängigen TOPCon- und PERC-Produkte.