3 maggio 2022
Per poter produrre moduli solari più efficienti, l’industria fotovoltaica punta alla produzione di wafer di grandi dimensioni. Tuttavia, il nuovo formato con una lunghezza dei bordi fino a 210 mm e una qualità e velocità di ciclo costanti pone ai produttori nuove sfide.
Un gruppo di ricercatori dell’Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare ISE è riuscito a implementare un nuovo sistema di produzione in grado di realizzare gli wafer sfruttando degli scanner laser ultraveloci.
Nella produzione delle comuni celle solari con emettitore passivato e posteriore (PERC), gli impulsi laser vengono utilizzati per aprire localmente sottili strati isolanti per il contatto elettrico. La creazione di queste aperture in dimensioni costantemente ridotte su un campo visivo di oltre 160 mm pone i massimi requisiti all’implementazione tecnica. Secondo le previsioni dell’International Technology Roadmap for Photovoltaics 2022, la metà delle celle solari prodotte quest’anno avrà già una lunghezza dei bordi superiore a 180 mm. Attualmente, questo risultato non può essere ottenuto con i sistemi di lavorazione laser convenzionali senza compromessi: una più ampia superficie di lavorazione implica da un lato una velocità di spostamento del raggio laser notevolmente ridotta oppure delle strutture di dimensioni maggiori e quindi una perdita di produttività o di qualità.
Il nuovo sistema elaborato dal Fraunhofer ISE, consente invece l’implementazione dei formati di wafer di grandi dimensioni come M12 e G12, mantenendo un’elevata produttività e strutture di piccole dimensioni. Ciò è possibile grazie all’uso della tecnologia di scansione poligonale, in cui una ruota a specchio ad alta velocità sposta il raggio laser sul campione a oltre 3000 km/h. Si tratta di una velocità circa venti volte superiore a quella degli scanner galvanometrici oggi comunemente utilizzati.
Con 15.000 wafer solari all’ora, la produzione del nuovo sistema è significativamente più elevata rispetto all’attuale standard industriale, che attualmente ne prevede 7.000 all’ora. Inoltre, le celle solari PERC elaborate con il sistema dimostrativo possono avere la stessa elevata efficienza delle celle prodotte secondo l’attuale standard industriale.