Vielseitig und modular: Beschichtungsanlagen für Wachstumsmärkte
Beeindruckendes Ergebnis von fünf Jahren Manz Vakuumtechnologie.
Die Manz AG in Reutlingen/Deutschland ist ein weltweit führender Hightech-Maschinenbauer. Das 1987 gegründete Unternehmen hat sich in den vergangenen Jahren vom Automatisierungsspezialisten zum Anbieter integrierter Produktionslinien entwickelt. Im Rahmen einer erfolgreichen Diversifizierung in Märkte und Technologien hat die Manz AG im März 2010 ein eigenes Technologiezentrum zur Entwicklung von Vakuumprozessen und den hierfür benötigten Vakuumbeschichtungsanlagen in Karlstein bei Aschaffenburg gegründet.
Abb.: Solarzelle aus kristallinem Silizium (Bild: Manz Automation AG)
Die Vakuumtechnologie findet in vielen Hightech-Märkten Verwendung. Sie ist der Schlüssel zu bahnbrechenden Innovationen bei der Fertigung von Solarzellen und -modulen, Displays und Touch Panels, Lithium-Ionen-Batterien oder OLEDs. Das Produktportfolio von Manz umfasst vertikale und horizontale Inline- und Batch-Systeme für die drei Abscheideverfahren PECVD, Sputtern und Verdampfen.
PECVD steht für plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, eine Technologie die zum Beispiel zur Vorder- und Rückseitenpassivierung kristalliner Solarzellen eingesetzt wird. Manz setzt bei dem neu entwickelten Vertical Coating System VCS1200 auf die PECVD-Technologie, um in der Massenfertigung kostengünstig Zellwirkungsgrade von über 20 Prozent zu realisieren. Das patentierte, vertikale Verfahren steigert Homogenität und Qualität der Beschichtung, da auf diese Weise keine Abschattungen – zum Beispiel Abdrücke durch das mechanische Fixieren der Wafer – auftreten. Das führt zu einer Wirkungsgradsteigerung.
Eine Siliziumnitrid-Schicht auf der Vorderseite der Solarzellen wirkt als Antireflex-Schicht und sorgt dafür, dass Sonnenlicht besser absorbiert wird. Die Rückseite der Zelle wird mit einer weiteren Siliziumnitrid- sowie einer Aluminiumoxid-Beschichtung versehen. Dadurch wird einerseits das Sonnenlicht in die Zelle zurückreflektiert, andererseits die Rekombination der Ladungsträger verhindert. Dies steigert die Energieausbeute und damit den Wirkungsgrad der Zelle.
Bei der Entwicklung der PECVD-Anlagen standen neben einer hohen Qualität der abgeschiedenen Schichten eine möglichst hohe Produktivität im Vordergrund: Die VCS 1200 ermöglicht einen Durchsatz von 1200 Silizium-Wafern pro Stunde. Ein ebenfalls neuentwickeltes elektrostatisches Transportsystem sorgt für eine geringe mechanische Belastung der Wafer bei gleichzeitig vollflächiger Beschichtung.
Die VCS 1200 ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit der Manz AG mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und einem deutschen Zellhersteller innerhalb des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FeinPass“, das die Passivierung von kristallinen Silizium-Solarzellen zum Thema hatte. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften der Beschichtungen lassen sich aber vielfältig variieren. Damit und aufgrund ihres modularen Aufbaus eignen sich die PECVD-Beschichtungsanlagen von Manz auch für andere Anwendungen, zum Beispiel zur Beschichtung von Deckgläsern für Smartphones oder Tablet Computern, um deren Kratzfestigkeit zu erhöhen.
Eine detaillierte Beschreibung dieser Anwendung lesen Sie im Magazin Vakuum in Forschung und Praxis, Heft 5/2014.
Manz / LK
