3 mai 2022
Pour pouvoir fabriquer des modules solaires plus efficaces, l’industrie photovoltaïque adapte de plus en plus sa production à des wafers de plus grande taille. La fabrication de cellules solaires avec une longueur d’arête allant jusqu’à 210 mm, sans diminution de la qualité ni de la cadence, pose toutefois de nouveaux défis aux fabricants d’installations.
Une équipe de recherche de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (Fraunhofer Institute for Solar Energy System ISE) a réussi à mettre en œuvre un nouveau concept d’installation qui permet d’usiner les cellules solaires de grand format en continu, tandis qu’elles se déplacent à grande vitesse sous le scanner laser.
Lors de la production de cellules solaires PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) courantes, de fines couches isolantes sont percées localement à l’aide d’impulsions laser pour la création des contacts électriques. La réalisation de ces ouvertures de très petites dimensions sur un champ d’image de plus de 160 mm pose des exigences très élevées à la mise en œuvre technique de l’installation. Or, selon les prévisions de l’International Technology Roadmap for Photovoltaik 2022, la moitié des cellules solaires produites auront dès cette année une longueur d’arête de plus de 180 mm. Actuellement, celles-ci ne peuvent pas être fabriquées sans compromis dans les installations d’usinage laser courantes : une surface d’usinage plus grande implique soit une vitesse de déplacement du faisceau laser fortement réduite, soit des dimensions de structures plus importantes et donc une perte de rendement ou de qualité.
Le nouveau concept de l’Institut Fraunhofer ISE est en revanche adapté à l’usinage de wafers de grande surface tels que M12 et G12, avec un débit élevé et des structures de petite taille. Ceci est possible grâce à l’utilisation de la technologie « Polygon-Scan ». Cette technologie, basée une roue dotées de miroirs tournant à grande vitesse, permet de déplacer le faisceau laser sur l’échantillon à plus de 3000 km/h, une vitesse environ vingt fois plus élevé que celle qu’atteignent les scanners galvanométriques actuels.
Avec 15’000 wafers solaires par heure, le débit de la nouvelle installation est nettement supérieur au standard industriel qui est actuellement de 7000 par heure. De plus, les cellules solaires PERC réalisées par l’installation de démonstration peuvent présenter un rendement aussi élevé que les cellules fabriquées selon les standards industriels actuels.