Unieke PECVD machine aan ECN geleverd
ECN heeft, in samenwerking met de Duitse partner Roth & Rau, de Roll-to-Roll PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) machine ontwikkeld, welke in het afgelopen voorjaar geleverd is. Deze pilot-machine wordt ingezet voor de ontwikkeling van dunne-film silicium zonnecellen en modules. De zes meter lange machine zal uiteindelijk in staat zijn om honderden meter staalfolie continue van dunne-film n-i-p silicium lagen te voorzien, welke vervolgens tot zonnecelmodules worden verwerkt.
Het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) werkt al geruime tijd aan de ontwikkeling van intrinsiek dunne-film silicium, het bulkmateriaal van dunne-film silicium zonnecellen dat zorgt voor het invangen van zonlicht. Om werkende zonnecellen te produceren moeten ook zeer dunne p- en n-gedoteerde silicium lagen worden gedeponeerd, als sandwich om de dikkere, intrinsieke siliciumlaag.
De levering van de Roll2Roll PEVCD machine bij de
laboratoria van de ECN unit Zonne-energie.
De nieuwe Roll-to-Roll PECVD machine is voorzien van meerdere vacuümkamers waarin de verschillende lagen van de zonnecel achtereenvolgens worden gemaakt op basis van silaangas. Belangrijke parameters die de deposities beïnvloeden zijn de depositiedruk, depositietemperatuur, gasflows en verhoudingen tussen de verschillende gassen en het plasmavermogen.
Camile Devilee, ECN's installatiebeheerder en operator, kan over de ontwerpfase van de uitzonderlijke dunne-film zonnecelmachine het volgende zeggen: "Het ontwerp en de bouw van dit nieuwe systeem is uitgevoerd aan de hand van een aanmerkelijk lange lijst van machine-eisen. De problemen die gedurende verschillende acceptatietests boven water kwamen, werden sneller opgelost dan verwacht, waarna, na een geslaagde eind acceptatietest op de Roth & Rau locatie, de afbouw en het transport naar ECN binnen een maand werd gepland."
De instellingen van de verschillende stappen kunnen door de
installatiebeheerder Devilee worden gevarieerd.
"Na de opbouw bij ECN, de inbedrijfname en de opstartfase, zijn we de machine in zijn geheel aan het instellen en testen.", zo vervolgt Devilee, "De software, die standaard ingebouwd en meegeleverd is, functioneert goed. Voor de specifieke functie-eisen van ECN zijn er wel aanpassingen doorgevoerd evenals een wijziging en samenvoeging van een aantal parameters. Een complete doorloop van één cyclus bestaat, afhankelijk van de complexiteit van het proces, uit circa 10 tot 50 losse 'stappen'. De volgorde en instellingen van de verschillende stappen kunnen door de onderzoeker worden gevarieerd zodat vrijwel elk denkbaar depositieproces kan worden uitgevoerd."
ECN heeft reeds aanzienlijke kennis en ervaring met een ouder en kleiner systeem. Van deze kennis en ervaring wordt zoveel mogelijk gebruik gemaakt bij onderzoek aan dit nieuwe systeem. De definitieve afstelling van de PECVD machine, met parameters die allemaal afzonderlijk en onafhankelijk van elkaar kunnen worden gevarieerd, wordt echter pas over een halfjaar verwacht. Enerzijds moet de kwaliteit van de siliciumlagen gewaarborgd worden, anderzijds zal ook de depositiesnelheid zo hoog mogelijk moeten afgesteld. De primaire testresultaten worden in november verwacht.
De technische uitleg is complex. Voor het deponeren van de werkende lagen heeft de machine heeft twee verschillende vacuümkamers: een voor de beide geleidende lagen en een voor de niet-geleidende laag. Beide kamers hebben verschillende plasmabronnen vanwege de verschillend gestelde eisen van de lagen. Voor elke kamer, én voor de onafhankelijke lagen apart, moet het gehele traject van instellen en afstellen doorlopen worden. Wanneer de drie lagen afzonderlijk geschikt bevonden worden, kan men ze samenvoegen. Met deze techniek kan de kostprijs van zonnecellen met een factor 5 omlaag.
De einddoelstelling is een complete lab-schaal productielijn op te zetten voor de fabricage van dunne film silicium zonnepanelen op folie. Deze machine zal het hart gaan vormen van die productielijn. Om dit mogelijk te maken wordt er elders in de ECN unit Zonne-energie, onderzoek gedaan naar andere fabricagestappen van flexibele zonnecellen zoals lasergraveren, zeefdrukken en encapsulatie.
Informatie:
Camile Devilee
ECN Zonne-energie
Tel. 0224 - 56 4921
devilee@remove-this-part-ecn.nl
