Technologiepark

Im Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP wird das Know-how zweier Fraunhofer-Institute gebündelt: Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS bringt seine Expertise auf dem Gebiet der Optimierung und Bewertung von Silizium-Prozesstechnologien und Modulintegration mit ein. Das größte Solarforschungsinstitut in Europa, Fraunhofer ISE, bietet seine Kompetenzen in der Materialherstellung, Solarzellen- und Modulentwicklung sowie Charakterisierung.

Das Fraunhofer CSP berät und stellt wissenschaftliches Know-how sowie technische High-Tech-Ausstattungen für Dienstleistungen zur Verfügung.

Diese Geräte und Methoden sind am Fraunhofer CSP verfügbar:

Kristallisationstechnologie

• Czochralski EKZ-2700
  • Einkristalle ≤9“ (Länge: 70 cm)
  • p-Typ / n-Typ Material
  • Restgasanalyse
  • Nachchargierung (optional)
• 2x Czochralski EKZ-3500
  • Einkristalle ≤9“ (Länge: 200 cm)
  • Aktive Kristallkühlung
• Dünnstabziehanlage (DZA 3000) 
  • Dünnstablänge 240 cm
• FZ-14
  • Einkristalle 4“ (Länge: 130 cm)
• FZ-35
  • Einkristalle bis 8“
  • p-Typ, n-Typ
• VGF-732
  • G4 Hot-Zone (250 kg)
  • Restgasanalyse (MKS)
  • In-situ Messung der Kristallisationsrate
• Vakuum-Induktionsschmelzanlage (Steremat)
• String-Ribbon® Ofen »Quad«
  
• Mechanische Kristallbearbeitung
  • Ingot-Shaper IS-160 MK-II
• Hochauflösende Optik zur Phasengrenzbeobachtung
• GD-MS (ThermoScientific)
  • Analyse von Restverunreinigungen im ppb-Bereich
  • Gepulste Quelle für erhöhte Ortsauflösung
• LPS / PL
  • Lateral photovoltage scanning mit integrierter Photolumineszenz

Mikrostrukturdiagnostik

• Metallographie, ionen- und laserstrahlbasierte Präparationstechnik
• Laserstrukturierung und Inkjet-Printing
• Lichtmikroskopie (sichtbar, NIR)
• Analytische Rasterelektronenmikroskopie mit EDX, EBSD, EBIC
• Transmissionselektronenmikroskopie
• Fokussierte Ionenstrahlanlagen
• Flugzeitsekundärionenmassenspektrometrie
• Röntgen-Photoelektronenspektrometrie
• Rastersondenmikroskopie
• Elektrische Mikrosondencharakterisierung
• Ultraschallmikroskopie

Spurenanalytik

• Hochauflösendes ICP-Magnetsektorfeld-Massenspektrometer (ICP-MS)
• Triple-Quadrupol-ICP-Massenspektrometer (QQQ-ICP-MS)
• Probenverdampfungseinheit
• Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)

Elektrische Charakterisierung

• Injektionsabhängige Ladungsträgerlebensdauer (Si-Block, Wafer)
• Ladungsträgerlebensdauer-Mapping (Si-Block, Wafer)
• Leitfähigkeitsmessungen (4-Punkt-Methode, Wirbelstrommethode)
• Ortsaufgelöste Photolumineszenz (Si-Block, Wafer, Zelle)
• Ortsaufgelöste Elektrolumineszenz an Zellen
• Licht-induzierter lokaler Strom an Zellen
• Interne und externe Quanteneffizienz von Zellen
• Charakterisierung von Passivierungsschichten
• Dotierprofile basierend auf Leitfähigkeitsmessungen
• I-V-Kennlinien und Parameterbestimmung für Zellen
• Sonnensimulator
• Prozessierung von SiN und Al₂O₃ Passivierungsschichten (PECVD, ALD)

Wafering

• Squarer (drahtbasiert) zur Vereinzelung von G4/G5-Ingots in Blöcke 156 mm x 156 mm
• Schleifmaschinen zur Oberflächen- und Fasenbearbeitung von Blöcken
• IR-Durchleuchtungssystem zur Identifizierung von SiC/SiN-Einschlüssen in Blöcken
• Ladungsträgerlebensdauer- und Widerstandsmessung an Blöcken zur elektrischen Charakterisierung und Qualitätskontrolle
• Cropper (drahtbasiert) zum Abtrennen der Block-Endstücke
• Bandsäge zum Squaren und Croppen von Mono-Ingots und für die Bearbeitung von Sonderformaten
• Drahtsägen (800 mm und 300 mm Beladelänge) zum Fertigen von multi- und monokristallinen Wafern
• Vorreinigungsanlage zum Ablösen der Wafer nach dem Sägen
• Inline-Feinreinigung zur Endreinigung der Wafer
• Inline-Messanlage mit Sortiereinheit zur Waferendkontrolle und Klassifizierung

Mechanik Wafer und Zellen

• Berührungslose Dicken- und Topographiemessung von Wafern
• Mechanische Prüfmethoden für Wafer und Zellen (z.B. 3- und 4-Punkt-Biegung, Doppelringversuch, Kugel-Ring-Versuch)
• Mechanische Prüfmethoden für Sägedrähte
• Mikrohärteprüfung zur Materialparameterbestimmung
• Druckmessfolien zur Belastungsanalyse auf Wafern
• Spannungsoptik zur Eigenspannungsanalyse in Silizium auf Block- und Waferebene
• Workstations für numerische Simulation (Finite-Elemente-Methode) von mechanischen, thermo-mechanischen, bruchmechanischen und statistischen Analysen

Modultechnologie

• Automatisierte Modulfertigungslinie (Modulgrößen 0,7 x 1,2 m² bis 2,2 x 2,6 m²) inklusive Elektrolumineszenz
• Flexible, manuelle Modulfertigung (Modulgrößen bis 90 x 70 cm²)
• Siebdrucker
• RTP-Ofen
• Probenpräparationsgerät für Schliffprobenherstellung
• Präzisionsprüfmaschinen für Verbindungs- und Lotmaterialcharakterisierung
  • Differentielles Wärmestromkalorimeter (DSC)
  • Abzugstest
  • Benetzungswaage
  • Benetzungswinkel-Messgerät

Polymermaterialien

• Differentielles Wärmestromkalorimeter (DSC)
• Thermogravimetrische Analyse (TGA)
• FT/IR Spektrometer mit TGA-FT/IR Kopplung
• Rotationsrheometer
• Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA)
• Thermomechanische Analyse (TMA)
• Py-GC-MS: Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (Pyralisator PY/EGA 3030D/GC Trace 1300/MS ISQ 7000 series)
• TD-GC-MS: Thermodesorption-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (Markes unity-xr/GC Trace 1300/MS ISQ 7000 series)
• Simultane Thermoanalyse (STA)
• Schubstangendilatometer
• UV-Vis Spektroskopie
• Dielektrische Analyse (DEA)
• Wasserpermeationsmessgerät
• Massenspektrometer zur Gasphasenanalyse
• Soxleth-Extraktor
• Automatisches Dispenssystem für Leitkleber
• Universalprüfmaschine
• Farbmessgerät

Optische Materialien und Laserprozesse

• UV-Vis-NIR-Zweistrahl-Photospektrometer für Transmission, Reflexion und Streuung (inkl. Integrationskugel; Spektralbereich 200 nm bis 2500 nm)
• UV-Vis-NIR Fluoreszenz-Spektrometer (inkl. Lebensdauermesseinheit und Tieftemperatureinsatz; verschiedene Lichtquellen)
• Spektral und ortsaufgelöste Elektrolumineszenz im UV-Vis-NIR Spektralbereich (Si-CCD und InGaAs-CCD Kameras)
• Fourier-Transformations-Infrarot-(FTIR)-Spektrometer (inkl. IR-Mikroskop und Wafer Mapping)
• Raman-Spektrometer (inkl. Temperaturkammer; verschiedene Laser zur Anregung bei 325 nm, 488 nm, 514 nm, 633 nm und 785 nm; Mikro- und Makro-Raman; Mapping)
• Spektralellipsometer (Spektralbereich 230 nm bis 2400 nm; Microspot 60 μm; Mapping von Proben mit bis zu 20 cm Durchmesser; Winkelbereich 10° bis 90°)
• Optische Simulation
• Nano- und Femtosekunden-Lasersysteme zur Strukturierung von Gläsern und für die Photovoltaik relevanten Schichten

Modulcharakterisierung

• Mechanisch statischer Belastungsprüfplatz für Module bis 2 m²
• Präzisionsuniversalprüfmaschine zur Bestimmung des quasistatischen Last-Verformungsverhaltens von Werkstoffen
• Servohydraulische Universalprüfmaschine zur dynamischen Charakterisierung des temperatur- und geschwindigkeitsabhängigen Last-Verformungsverhaltens
• Dilatometer zur präzisen Messung temperaturabhängiger Materialausdehnung
• Doppelring- und Vierpunktbiegetest zur Bestimmung der Glasfestigkeit
• Laser-Doppler-Vibrometer für Bauteilfrequenzmessung
• 3D-Bildkorrelationssystem zur ortsaufgelösten Messung lokaler Verschiebungen und Probendehnungen
• Optische Modulinspektion
• Equipment für Elektrolumineszenz- und Thermografieaufnahmen
• Klimaprüfschränke (z.T. mit UV-Bestrahlungseinheit)
• Damp-Heat Kammern 3 x 8 m³ im Temperaturbereich von 40°C bis 90°C und Feuchtebereich von 10 bis 90 % r.F.
• Klimaprüfkammer 46 m³ inkl. Bestrahlungseinheit für bestrahlte Fläche bis 6 m²
• Hochspannungstestequipment
• Hochspannungsprüfplatz
  
• Mikroohmmeter zur Messung kleiner elektrischer Widerstände
• Leistungsmessung im Labor mit Klasse AAA Modulflasher bis 6 m²
• Leistungsmessung im Freifeld mit kontinuierlicher U-I-Kennlinienaufzeichnung, Temperatur und Einstrahlung am Modul
• Umweltmesstechnik für direkte, indirekte und globale Einstrahlung, Luftdruck und -feuchte sowie Windgeschwindigkeit und -richtung