Eine neue Ausgründung des Fraunhofer ISE wird die im Institut entwickelte Herstellung von epitaktisch gewachsenen Wafern in die Massenfertigung überführen. Die Wafer werden dabei nicht aus einem Kristall geschnitten, sondern Schicht für Schicht abgeschieden.
Das Fraunhofer Institut für Solar Energiesysteme (ISE) wird mit einer neuen Ausgründung den Herstellungsprozess von epitaktisch gewachsenen Wafern in die Massenfertigung umsetzen. Bei diesem Verfahren, Wafer zu produzieren, ohne sie aus einem Kristall zu schneiden – der sogenannten Kerfless Wafer Technologie – werden einzelne Siliziumschichten übereinander gestapelt. Der Wafer wächst sozusagen Schicht für Schicht, indem die Siliziumatome sich zunächst nebeneinander anlagern. Erst wenn die gesamte Ebene gefüllt ist, lagern sich die ersten Siliziumatome über dieser Schicht an. Sie beginnen so mit dem Aufbau der nächsten Schicht.
Kostensenkung in der Waferherstellung
Das Verfahren verspricht drastische Kostensenkungen bei der Herstellung von Wafern, da sie komplett ohne Materialverluste auskommt. Die Ausgründung des Fraunhofer ISE mit dem Namen Nexwafe soll in Zukunft epitaktisch gewachsene monokristalline Wafer liefern. Das Unternehmen nutzt dafür die im Fraunhofer ISE spezielle für die Photovoltaik entwickelte Technologie des epitaktischen Wachstumsprozess für kristalline Siliziumschichten. Im Zentrum des Verfahrens steht die chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck und bei Temperaturen von bis zu 1.300 Grad Celsius.
An die Photovoltaik angepasst
Zwar ist das Verfahren grundsätzlich schon aus der Halbleiterindustrie bekannt. Doch musste die Technologie an die Photovoltaik angepasst werden. Die größte Herausforderung dabei war, einen hohen Durchsatz mit gleichbleibender Qualität zu schaffen. Dies ist dem Forscherteam um Stefan Reber, einst Leiter der Abteilung Kristallines Silicium – Materialien und Dünnschichtsolarzellen am Fraunhofer ISE und jetzt Geschäftsführer von Nexwafe, gelungen. „Für mich ist es ein einzigartiger und aufregender Moment, jetzt die Ergebnisse unserer langjährigen Arbeit in die Produktion zu überführen und der Technologie zum Durchbruch zu verhelfen“, freut sich Reber.
Hohe Durchsätze möglich
Sein Team hat verschiedene Generationen von Abscheideanlagen entwickelt, um die Wafer epitaktisch aufwachsen zu lassen. Die Bandbreite reicht dabei von sehr flexiblen kleinen Laboraufbauten bis hin zu großen Produktionslinien mit mehreren Kammern, die ein kontinuierliches Abscheiden von p- und n-dotierten Epitaxieschichten möglich machen. So ist die jüngste Entwicklung der Freiburger Forscher der so genannte Procon-CVD-Reaktor, der für die Gasphasenabscheidung mit hohem Durchsatz ausgelegt ist, wie sie in der industriellen Fertigung benötigt wird. „Ich freue mich sehr darüber, dass diese herausragende und über viele Jahre am Fraunhofer ISE durchgeführte Forschungsarbeit nun in ein kommerziell erfolgreiches Produkt überführt werden kann“, erklärt Andreas Bett, Leiter des Bereichs Materialien – Solarzellen und Technologie sowie stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer ISE. „Ich bin überzeugt, dass Nexwafe mit seinem herausragenden Gründungsteam einen wichtigen Beitrag dazu leisten wird, die Produktionskosten für Siliziumphotovoltaik wesentlich zu senken“, ergänzt Institutsleiter Eicke Weber. (su)
