Laserkonzepte

Die gebräuchlichsten Strahlquellen für Bearbeitungsprozesse im Solarbereich sind gütegeschaltete Festkörperlaser. Der Grund hierfür liegt in der Notwendigkeit, gleichzeitig hohe Leistung, exzellente Strahlqualität und maximal mögliche Pulswiederholraten zu liefern. All diese Parameter sind erforderlich, um hohe Prozessgeschwindigkeiten bei hoher Auflösung zu erreichen.

Bei Festkörperlasern gibt es vier verschiedene Funktionsprinzipien. Bis heute arbeiten Forschungsinstitute und Solarzellenhersteller größtenteils mit diodenseiten- und diodenendgepumpten Festkörperlasern, die einen mit Neodym angeregten Laserstab aus YAG oder Vanadat enthalten. Nun sind zwei weitere Laserkonzepte alternativ zu den etablierten entwickelt worden: der Faserlaser und der Scheibenlaser – jedoch kann keiner der beiden den Solarzellenmarkt allein bedienen. Die Mannigfaltigkeit der verschiedenen Prozesse macht die Entwicklung jeweils maßgeschneiderter Laserlösungen notwendig.

Mit seinen außergewöhnlichen Eigenschaften zur Materialbearbeitung gewinnt insbesondere der Scheibenlaser in der Solarzellenherstellung zunehmend an Bedeutung. Als Ergebnis eines vergleichsweise geringen Volumens des aktiven Lasermediums, wird das Licht über Pumpdioden über einen Parabolspiegel geleitet und erzeugt somit einen Mehrfachdurchlauf. Der Laserkristall wird von der Rückseite her wassergekühlt und hat somit lediglich einen eindimensionalen Temperaturgradienten. Dadurch erzeugt der Scheibenlaser im Vergleich zum Stablaser eine beträchtlich höhere Durchschnittsleistung von allerbester Strahlgüte.