Der Gegenstand dieser Arbeit ist die Konzeptentwicklung und Machbarkeitsprüfung
eines technologischen Fertigungsablaufs für die Herstellung flexibler
thermoelektrischer Generatoren. Durch die Zusammenfassung der physikalischen
Grundlagen der Thermoelektrik, den notwendigen Materialkenngrößen
und Materialeigenschaften wird ein Konzept und ein technologischer Fertigungsablauffür einen flexiblen thermoelektrischen Generator entwickelt. Zu den jeweiligen Fertigungsschritten folgen, unter Verwendung von Lasertechnik und Dosiersystem (Dispenser), experimentelle Untersuchungen. Die Fertigungsschritte umfassen das Laserbohren von Glasvlies, Dispensen von metallhaltigen Pasten auf Glasgewebe, das Lasersintern dieser gedruckten Strukturen zur Erzeugung der Metallkontakte und Simulationsuntersuchungen zum Lasersintern des thermoelektrischen Materials. Die jeweiligen Ergebnisse werden charakterisiert und daraus Parameterzusammenhänge abgeleitet und dargestellt. Abschließend folgt die Ergebnisdiskussion mit den zugehörigen Schlussfolgerungen. Hinweise und Optimierungsmöglichkeiten der einzelnen Fertigungsschritte werden im Ausblick aufgezeigt
Der Gegenstand der Arbeit ist, Möglichkeiten zur Ablösung konventioneller Siebdruckprozesse durch ein Mikrodosierverfahren zu untersuchen. Dabei werden Leiterbahnen für die Vorderseitenstruktur und Durchkontaktierungen für rückseitenkontaktierte Siliziumsolarzellen, unter Einsatz von Silberpasten, geschaffen. Es konnten Leiterbahndurchmesser von ca. 80 µm bei Bahnhöhen von 10-15 µm erreicht werden. Durch einen sich anschließenden Ofenprozess ergaben sich Bahnwiderstände von 230 m /cm. Ein ohmsches Kontaktverhalten der Leiterbahnen zum Silizium konnte durch eine Antireflexschicht hindurch erzeugt werden. Die Möglichkeit der Erzeugung einer Durchkontaktierung der Vorderseitenkontakte auf die Zellrückseite mittels Durchgangsbohrungen
wurde nachgewiesen. Desweiteren wurde untersucht, inwieweit der Ofenprozess, der eine Leitfähigkeit der Vorderseitenstruktur hervorruft, durch einen Laserprozess abgelöst werden kann. Versuche zeigten, dass ein Versintern der Leiterbahnstrukturen mittels
Laser möglich ist. Aus Bahnbreiten von 150 µm und Bahnhöhen von 25 µm ergaben sich Leiterbahnwiderstände von 270 m /cm.