Forschungsprojekte

PoLariS

Produktionstechnologie für die Laserbearbeitung kristalliner Siliziumsolarzellen der nächsten Generation

Projektziel:
Das Ziel des Forschungsprojektes besteht in der Produktivitätssteigerung der laserbasierten Fertigung kristalliner Solarzellen. Insbesondere die Standzeit des Lasers soll auf ein Minimum reduziert werden. Dazu wird der Laserprozess auf einem kontinuierlich transportierten Wafer durchgeführt und die Lage des Werkstücks mit Kameras erfasst.

MOEWE entwickelt in diesem Projekt einen 2D Polygonspiegelscanner mit einer Zeilenscanfrequenz > 2 kHz für UV-Laserstrahlung (343 nm) primär für die großflächige Mikrostrukturierung kristalliner Solarzellen. Die Entwicklung umfasst ein neues Antriebskonzept für das schnell rotierende Polygonspiegelrad sowie die zugehörige Steuerungselektronik. Zur Adaption der Spiegelflächen an die UV-Wellenlänge müssen geeignete Beschichtungen untersucht werden. Der Scanner ist in der Lage, die Daten aus der Positionserkennung zu verarbeiten und dem bewegten Werkstück mit dem Laserstrahl zu folgen. Für höchste Präzision wird eine schnelle Strahlschaltung für arbiträre Pulsausgabe bei 50 MHz Pulswiederholrate durch Edgewave realisiert, die durch den Scanner gezielt angefordert wird. Ein auf den Polygonspiegelscanner abgestimmtes F-Theta-Objektiv wird durch Jenoptik entwickelt. Ein neu entwickelter Scanner wird durch das Fraunhofer ISE und die Firma InnoLas Solutions in eine bestehende Anlage oder einen neuen Demonstrator integriert. Aus dem praktischen Einsatz lassen sich Erkenntnisse zur Langzeitstabilität und zur Reproduzierbarkeit der schnellen Laserprozesse bei Auflösungen im Mikrometerbereich gewinnen. Anhand dieser Daten werden Optimierung durchgeführt.

Partner:
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Heidenhofstrasse 2; 79110 Freiburg
JENOPTIK Optical Systems GmbH, Göschwitzer Straße 25 in 07745 Jena
EdgeWave GmbH, Carlo-Schmid-Str. 19, 52146 Würselen
InnoLas Solutions GmbH, Pionierstraße 6,82152 Krailling
MOEWE Optical Solutions GmbH, Schillerstraße 10, 09648 Mittweida

Das Projekt wird vom Bundeministerium für Wirtschaft und Energie im Forschungsvorhaben PoLariS unter dem Förderkennzeichen 03EE1008C gefördert.

Markteinführung Hochleistungspolygonspiegelscanner

Das Projekt fördert die Markteinführung eines innovativen ultraschnellen 2D-Polygonspiegelscanners, indem erstmals eine Nullserie in Form von drei Geräten realisiert wird. Die Geräte werden später in der Firma als Messemuster oder kostenfreie Demogeräte für Werbungzwecke eingesetzt.

Die Förderung umfasst weiterhin die Anmeldung von Schutzrechten auf die eigene geleistete Forschungs- und Entwicklungsarbeit, die Zertifizierung der Geräte durch externe Stellen und den Aufbau einer aussagekräftigen Webseite durch ein professionelles Designerteam.

Das Vorhaben wird mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Transfer

Der Kauf von Schutzrechten ermöglicht es MOEWE Optical Solutions GmbH, den an der Hochschule Mittweida entwickelten und auch bereits gebauten Polygonspiegelscanner, der die beiden Innovationen Pixeltakt und Doppelpolygon nutzt, industrietauglich weiterzuentwickeln und an den Markt zu bringen.

Die Innovationen erlauben einerseits die volle Digitalisierung des Gerätes (Pixeltakt), wodurch wesentlich höhere Genauigkeit und sehr gute Steuerbarkeit erreicht werden, und andererseits eine sehr kompakte Bauweise und die Nutzung hoher Laserstrahlleistungen bei gleichzeitig großem Strahldurchmesser und geringen optischen Verzerrungen (Doppelpolygon).

Das Vorhaben wird mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.