Inhaltsverzeichnis
- Executive Summary: Marktantriebe und aufkommende Trends im Jahr 2025
- Technologieübersicht: Wie Excimer-Gaslasersysteme fortschrittliche Texturierung ermöglichen
- Schlüsselfiguren und Innovatoren: Führende Hersteller und Industriepartnerschaften
- Aktuelle Marktgröße und Prognose 2025: Installierte Basis und Wachstumsschwerpunkte
- Wettbewerbslandschaft: Excimer-Gas vs. alternative Lasertechnologien
- Kosten-Nutzen-Analyse: ROI der Excimer-Laser-Texturierung für Solarfabrikanten
- Anwendungsfallstudien: Effizienzgewinne und reale Einsätze
- Regulatorische Landschaft und Branchenstandards
- F&E-Pipeline: Nächste Generation Lasertechnologien und Fahrplan bis 2030
- Zukunftsausblick: Strategische Chancen und Marktprognosen bis 2029
- Quellen & Referenzen
Executive Summary: Marktantriebe und aufkommende Trends im Jahr 2025
Der Markt für Excimer-Gaslasersysteme, die für die Texturierung von Solarzellen maßgeschneidert sind, steht im Jahr 2025 vor robustem Wachstum, angetrieben durch die steigende Nachfrage nach hocheffizienten Photovoltaik(PV)-Modulen und laufende technologische Fortschritte in der laserbasierten Oberflächenbearbeitung. Da die Solarindustrie ihre Bemühungen intensiviert, die Levelized Costs of Electricity (LCOE) zu senken, wenden sich die Hersteller zunehmend Excimer-Lasern zu, um Siliziumoberflächen präzise zu texturieren, wodurch Reflexionsverluste minimiert und die Lichtabsorption verbessert werden.
Wichtige globale Hersteller—wie Coherent, TRUMPF und Lumentum—erweitern ihre Excimer-Laser-Portfolios, um die strengen Anforderungen der Solarindustrie zu erfüllen. Im Jahr 2025 werden diese Systeme umfassend in Hochdurchsatz-Produktionlinien für Solarzellen eingesetzt, insbesondere für passivierte Emitter- und Rückseitenzellen (PERC) sowie Tunnel-Oxid-passivierte Kontakte (TOPCon), Technologien, die beide erheblich von fortschrittlichen Texturierungsprozessen profitieren. Zum Beispiel unterstützt die Fähigkeit von Excimer-Lasern, ultrafeine Nanostrukturen zu erzeugen, die Entwicklung der nächsten Generation von Heterojunction- und Tandem-Solarzellen, bei denen die Oberflächenbeschaffenheit einen entscheidenden Einfluss auf die Zelleneffizienz hat.
Branchendaten von Coherent zeigen, dass Excimer-Laser, die im UV-Wellenlängenbereich (üblich 193 nm und 248 nm) betrieben werden, eine überlegene Abtragungspräzision und minimale thermische Auswirkungen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bieten. Dies ermöglicht konsistente Erträge und niedrigere Defektraten in der Massenproduktion. Dies ist besonders relevant im Jahr 2025, da Solarhersteller aggressive Zielvorgaben für Ertrag und Qualität erreichen wollen, während sie Gigawatt-Fabriken im Maßstab hochfahren.
Zu den aufkommenden Trends gehört die Integration von Excimer-Lasersystemen mit KI-gesteuertem Prozessmanagement und automatisierter Handhabung, was den Durchsatz und die Wiederholbarkeit erhöht. TRUMPF berichtete über die Implementierung intelligenter Diagnosen in seinen neuesten Excimer-Plattformen, die prädiktive Wartung und Echtzeit-Performance-Optimierung bieten, die auf die Fertigungsumgebungen von Solarzellen zugeschnitten sind.
Der Ausblick für Excimer-Gaslasersysteme in der Solartexturierung bleibt stark. Es wird erwartet, dass die Marktaktivitäten bis 2026 und darüber hinaus zunehmen, angetrieben durch fortgesetzte Investitionen in fortschrittliche PV-Technologien und zunehmende Effizienzstandards in den wichtigsten Märkten in Asien, Europa und Nordamerika. Da sich die Zellarchitekturen weiterentwickeln, wird die Nachfrage nach flexiblen, hochpräzisen Laser-Texturlösungen—wie sie von Lumentum angeboten werden—steigen, und damit die Rolle von Excimer-Lasern als Eckpfeiler der Produktion von Solarzellen der nächsten Generation festigen.
Technologieübersicht: Wie Excimer-Gaslasersysteme fortschrittliche Texturierung ermöglichen
Excimer-Gaslasersysteme haben sich als eine entscheidende Technologie für fortschrittliche Texturierungsprozesse in der Solarzellenproduktion etabliert. Diese Laser nutzen typischerweise Gemische aus Edelgas-Halogeniden wie KrF (248 nm), XeCl (308 nm) oder ArF (193 nm) und erzeugen hochenergetische ultraviolette (UV) Pulse mit Nanosekunden-Dauer. Die einzigartigen photonischen Eigenschaften von Excimer-Lasern—hohe Photonenergie und präzise Pulssteuerung—ermöglichen eine direkte, nicht-thermische Abtragung von Siliziumoberflächen, wodurch Mikro- und Nanoskalentexturen erzeugt werden, die die Lichtfangeffizienz erhöhen und Reflexionsverluste in Silizium-Solarzellen reduzieren.
Im Jahr 2025 nutzen Hersteller Excimer-Lasersysteme sowohl für monokristalline als auch polykristalline Siliziumzellen sowie für fortschrittliche Heterojunction- und passivierte Emitter- und Rückseitenzellarchitekturen (PERC). Die UV-Photonen von Excimer-Lasern brechen atomare Bindungen an der Oberfläche, ohne signifikante thermische Diffusion, was hochgradig gleichmäßige und reproduzierbare Texturmuster ermöglicht, die für hocheffiziente Photovoltaik der nächsten Generation entscheidend sind. Bemerkenswert ist, dass die Fähigkeit, die Laserfluenz und Pulswiederholungsraten fein abzustimmen, die Erzeugung von submikron-Surface-Strukturen ermöglicht, die mit herkömmlichen Nass- oder Trockenätztechniken schwer zu erreichen sind.
Jüngste Systementwicklungen betonen hohen Durchsatz und skalierbare Prozesse. Beispielsweise arbeiten Coherent Corp. und TRUMPF Group an der Weiterentwicklung von Excimer-Laser-Plattformen mit integrierter Strahlenhomogenisierung und automatisierter Wafer-Handhabung, die kontinuierliche Verarbeitung und verbesserte Erträge ermöglichen. Diese Systeme sind darauf ausgelegt, mit bestehenden Produktionslinien kompatibel zu sein, unterstützen sowohl Batch- als auch Inline-Betrieb und können mehrere Tausend Wafer pro Stunde mit hoher Gleichmäßigkeit und minimaler Oberflächenkontamination bearbeiten.
Der Anstieg von Tandem- und bifazialen Zellarchitekturen treibt zusätzlich die Nachfrage nach präziser Oberflächentexturierung an. Excimer-Laser sind besonders geeignet, um die kontrollierte, schadensarme Texturierung zu produzieren, die für diese Hochleistungszelltypen erforderlich ist. Darüber hinaus erfüllt die trockene Natur des Excimer-Laserprozesses Nachhaltigkeitsziele, da sie den chemischen Abfall und den Wasserverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Nassätzverfahren reduziert.
In Zukunft werden laufende Verfeinerungen in der Excimer-Laseroptik und der Steuerungssoftware voraussichtlich zu noch feineren Mustern, verbesserter Energieeffizienz und breiterer Akzeptanz in der Gigawatt-Problemlösung führenden Zellproduktion führen. Kooperationen zwischen Geräteanbietern und Zellerzeugern, darunter Lumentum, werden voraussichtlich den Prozessoptimierungsprozess beschleunigen und die Integration mit Photovoltaiken der nächsten Generation vorantreiben. Da die globalen Effizienzstandards für Solarzellen steigen, stehen Excimer-Gaslasersysteme vor einer erhöhten Einspeisung, die sowohl Leistungszuwächse als auch umweltfreundliche Fertigung unterstützt.
Schlüsselfiguren und Innovatoren: Führende Hersteller und Industriepartnerschaften
Die Wettbewerbslandschaft für Excimer-Gaslasersysteme, die auf die Texturierung von Solarzellen zugeschnitten sind, zeichnet sich durch eine kleine Gruppe etablierter Photonikunternehmen, fortschrittlicher Ingenieurbüros und aufstrebender Partnerschaften aus, die Innovationen vorantreiben. Im Jahr 2025 entwickeln und liefern mehrere Hersteller aktiv Excimer-Laserlösungen, die für die Photovoltaik(PV)-Produktion optimiert sind, wobei der Schwerpunkt auf der Steigerung der Zelleneffizienz und des Durchsatzes bei Minimierung der Bearbeitungskosten liegt.
Unter den führenden Akteuren sticht Coherent Corp. mit seinem breiten Sortiment an Excimer-Lasern hervor, einschließlich Hochleistungs- und industriellen Systemen, die speziell für die Mikrostrukturierung und Texturierung von Silizium-Solarzellen entwickelt wurden. Ihre Lösungen finden breite Anwendung in groß angelegten PV-Fertigungsanlagen, dank ihrer Zuverlässigkeit, Präzision und integrationsbereiten Architekturen.
Ein weiterer wichtiger Innovator ist TRUMPF, das sein Excimer-Laserportfolio für Halbleiter- und Solaranwendungen erweitert hat. Die Kooperationen von TRUMPF mit PV-Ausrüstungsintegratoren haben zu Systemen geführt, die die Texturierung optimieren und die Massenproduktion fortschrittlicher Zellarchitekturen, wie passivierte Emitter- und Rückkontakttechnologien (PERC) und Heterojunction-Designs (HJT), ermöglichen.
Excelitas Technologies ist ebenfalls bedeutend in diesem Sektor und bietet Excimer-Laser-Module und -Subsysteme an, die auf die hochgradige Oberflächenmodifikation abzielend, ein wichtiges Kriterium für die Texturierung von Solarzellen darstellen. Ihre modularen Lösungen werden häufig in F&E und Pilotproduktionsumgebungen eingesetzt, um den Übergang neuartiger Texturierungsmethoden zur industriellen Produktion zu unterstützen.
Partnerschaften zwischen Ausrüstungsanbietern und PV-Herstellern haben die Akzeptanz der Texturierung mittels Excimer-Lasern beschleunigt. Beispielsweise hat LPKF Laser & Electronics strategische Kooperationen mit Solarzellenherstellern geschlossen, um Excimer-Laser-Prozesse für die nächste Generation kristalliner und Dünnschichtzelltechnologien anzupassen. Diese Partnerschaften fördern innovationsgetriebenes Feedback und stellen sicher, dass Lasersysteme den sich schnell ändernden Effizienz- und Kostenzielen gerecht werden.
Für die nächsten Jahre wird eine weitere Integration der Excimer-Laser-Technologie in vollautomatische PV-Produktionslinien erwartet, angetrieben sowohl von etablierten Akteuren als auch von agilen Neulingen. Branchenverbände wie SEMI erleichtern den Wissensaustausch und Standardisierungsinitiativen, die Interoperabilität und Qualitätsbenchmarks über die gesamte Lieferkette unterstützen. Mit kontinuierlichen Verbesserungen der Laserstabilität, der Strahlenhomogenität und der Energieeffizienz stehen Excimer-Gaslasersysteme vor einer entscheidenden Rolle, um die nächste Welle der hocheffizienten, kosteneffektiven Solarzellenproduktion weltweit zu fördern.
Aktuelle Marktgröße und Prognose 2025: Installierte Basis und Wachstumsschwerpunkte
Der Markt für Excimer-Gaslasersysteme, die speziell für die Texturierung von Solarzellen entwickelt wurden, erlebt ein bemerkenswertes Wachstum, angetrieben durch die steigende Nachfrage nach hocheffizienten Photovoltaik(PV)-Modulen und die Einführung fortschrittlicher Fertigungstechniken. Im Jahr 2025 konzentriert sich die installierte Basis von Excimer-Lasersystemen für Solaranwendungen in Regionen mit robuster Solarfertigung, darunter China, Deutschland, Südkorea und die Vereinigten Staaten. Diese Länder beherbergen bedeutende PV-Produktionslinien, in denen Excimer-Laser eingesetzt werden, um Siliziumwafer-Oberflächen zu texturieren, was die Lichtfangeffizienz erhöht und damit die Zelleneffizienz verbessert.
Laut Branchendaten wird die globale installierte Basis von Excimer-Gaslasersystemen für die Texturierung von Solarzellen im Jahr 2024 auf einige Tausend Einheiten geschätzt, wobei China etwa 65 % der Installationen ausmacht, bedingt durch seine dominante Rolle in der Solar-Modulfertigung. Wichtige Anbieter wie Coherent Corp., TRUMPF und Han’s Laser Technology Industry Group Co., Ltd. berichten über starke Auftragsbücher und fortlaufende Systemlieferungen an führende Solarzellenproduzenten.
Wachstumsschwerpunkte im Jahr 2025 werden voraussichtlich Südostasien (insbesondere Vietnam und Malaysia) und Indien sein, da Hersteller in diesen Regionen neue Gigawatt-PV-Fertigungsanlagen hochfahren. Der Drang nach höheren Zelleffizienzen, insbesondere bei passivierten Emitter- und Rückkontakt(PERC) sowie Heterojunction(HJT)-Zelltechnologien, treibt die Akzeptanz der Lasertexturierung voran. Unternehmen wie Apollo Laser und Coherent Corp. führen nächste Generation von Excimer-Lasersystemen ein, die speziell für die hochvolumige, kostengünstige Bearbeitung ausgelegt sind, um den Bedürfnissen dieser Märkte gerecht zu werden.
- Aktuelle Berichte von Coherent Corp. heben das zweistellige Jahr-für-Jahr-Wachstum der Lieferung von Lasersystemen für PV-Anwendungen hervor, mit Fokus auf große asiatische Hersteller.
- TRUMPF hat Investitionen in die Erweiterung seiner Produktionskapazitäten für Excimer-Laser angekündigt, um die erwartete Marktnachfrage bis 2027 zu unterstützen, mit einem Fokus auf etablierte und aufstrebende Solarproduktionszentren.
- Lokale Anbieter in China, wie Han’s Laser Technology Industry Group Co., Ltd., arbeiten zunehmend mit inländischen PV-Herstellern zusammen, um die Excimer-Laser-Texturierung in automatisierte Zellproduktionslinien zu integrieren.
In der Zukunft wird der Markt für Excimer-Gaslasersysteme zur Texturierung von Solarzellen mit einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8–12 % bis 2027 wachsen, wobei die installierte Kapazität in Asien-Pazifik am schnellsten wachsen wird. Strategische Investitionen führender Ausrüstungsanbieter und der fortwährende Übergang zu hocheffizienten Solarzellarchitekturen werden voraussichtlich das robuste Marktmomentum kurzfristig aufrechterhalten.
Wettbewerbslandschaft: Excimer-Gas vs. alternative Lasertechnologien
Die Excimer-Gaslasertechnologie wird zunehmend als führende Lösung für die Texturierung von Solarzellen anerkannt, insbesondere im Kontext hocheffizienter Photovoltaiken. Die Wettbewerbslandschaft im Jahr 2025 wird durch ein dynamisches Zusammenspiel zwischen Excimer-Lasern und alternativen Lasertechnologien wie Festkörperlasern (z. B. Nd:YAG, Faser) und ultrakurzen Lasern definiert. Excimer-Laser, die typischerweise im ultravioletten (UV)-Bereich (193 nm, 248 nm, 308 nm) betrieben werden, bieten einzigartige Vorteile für die Oberflächenbearbeitung, indem sie ultrafeine, hoch-aspektverhältnis-Strukturen ermöglichen, die die Lichtfangeffizienz erhöhen und die Oberflächenreflexion auf Siliziumwafern reduzieren.
- Excimer-Gaslaser: Diese Systeme, angeführt von Herstellern wie Coherent und TRUMPF, werden in Pilot- und frühen kommerziellen Produktionslinien für ihre Fähigkeit, große Waferflächen mit minimalen thermischen Schäden zu verarbeiten, übernommen. Jüngste Fortschritte haben die Strahlenhomogenität, die Stabilität der Puls-zu-Puls-Energie und den Durchsatz verbessert, was zu gleichmäßigeren und reproduzierbareren Texturen führt, die direkt in höhere Solarzellen-Effizienz und -Erträge übersetzt werden.
- Festkörper- und Faserlaser: Während Festkörperlaser (insbesondere die von Lumentum und IPG Photonics produzierten) hohe Durchschnittsleistungen und geringere Wartungsanforderungen bieten, sind ihre Infrarot- oder sichtbaren Wellenlängen für die direkte Abtragung von Silizium weniger effektiv, was oft zu größeren wärmebeeinflussten Zonen und weniger präziser Oberflächenstrukturierung im Vergleich zu Excimer-Lasern führt.
- Ultrakurz-Laser: Pikosekunden- und Femtosekunden-Systeme, wie die von Spectra-Physics, bieten außergewöhnliche Präzision und minimale thermische Effekte. Ihr höherer Preis pro Watt und normalerweise geringerer Durchsatz beschränken jedoch derzeit ihren Einsatz auf Nischenbereiche, wertvolle Photovoltaik-Segmente oder F&E-Umgebungen.
Markttrends im Jahr 2025 zeigen, dass Excimer-Laser für fortgeschrittene Texturierungsprozesse, einschließlich schwarzem Silizium und Nanotexturierung, in Solarzellen der nächsten Generation (PERC, TOPCon und Heterojunction) bevorzugt werden. Der Wettbewerbsvorteil von Excimer-Systemen liegt in ihrer wellenlängenabhängigen Selektivität und Skalierbarkeit, was eine kosteneffiziente Massenproduktion von Hochleistungselementen ermöglicht. Dennoch sind Anbieter von Festkörper- und ultrakurzen Lasern aktiv dabei, Innovationen voranzutreiben, um die Lücke zu schließen, vor allem durch die Integration von Strahlformung und höheren Wiederholungsraten.
Ausblickend erwarten Branchenexperten zunehmende Optimierungen von Excimer-Gaslasern, mit einem Fokus auf Energieeffizienz, betriebliche Zuverlässigkeit und Integration in Lösungen zur Hochdurchsatzautomatisierung. Mit der steigenden Nachfrage nach ultrahocheffizienten Solarzellen wird der Wettbewerb zwischen Excimer- und alternativen Lasertechnologien voraussichtlich intensiver, aber Excimer-Systeme werden voraussichtlich ihre Führungsrolle in Anwendungen wahren, bei denen Oberflächenpräzision und Prozessskalierbarkeit von größter Bedeutung sind.
Kosten-Nutzen-Analyse: ROI der Excimer-Laser-Texturierung für Solarfabrikanten
Die Kosten-Nutzen-Analyse der Excimer-Gaslasersysteme für die Texturierung von Solarzellen im Jahr 2025 basiert auf mehreren zentralen Faktoren: Investitionskosten der Geräte, Prozesseffizienz, Ertragsverbesserung und nachgelagerte Kosteneinsparungen. Während Solarhersteller anstreben, die Umwandlungseffizienz zu maximieren und gleichzeitig wettbewerbsfähige Produktionskosten aufrechtzuerhalten, wird die Einführung der Excimer-Laser-Texturierung zunehmend nicht nur auf technologische Vorteile, sondern auch auf die Rendite (ROI) bewertet.
Excimer-Lasersysteme, insbesondere solche, die Kryptonfluorid (KrF, 248 nm) und Xenonchlorid (XeCl, 308 nm) verwenden, sind bekannt für ihre Fähigkeit, präzise Mikro- und Nanoskalestructures auf Siliziumwafers zu erstellen. Dies führt zu signifikanten Steigerungen der Lichtfängeffizienz und folglich der Effizienz von Solarzellen. Beispielsweise bieten Coherent Corp. und Lumentum Holdings Inc. beide Excimer-Laserplattformen an, die auf Anwendungen zur Photovoltaik-Texturierung abzielen, und loben die Prozessgleichförmigkeit und minimalen thermischen Schäden—schlüssel für höhere Erträge und reduzierte Waferbruchrate.
Die anfänglichen Investitionskosten für industrielle Excimersysteme liegen typischerweise im Bereich von mehreren Hunderttausend bis über einer Million USD, abhängig von Durchsatz und Systemkonfiguration. Dies wird jedoch gegen potenzielle Effizienzgewinne abgewogen: Die Oberflächen-Texturierung durch Excimer-Laser kann absolute Effizienzverbesserungen von 0,3-0,6% in Standard-Monokristall-Siliziumzellen bringen, was sich in signifikanten Einnahmen über große Produktionsvolumina niederschlägt. Laut technischen Dokumentationen von TRUMPF Group können ihre Excimersysteme in bestehende Produktionslinien mit relativ bescheidenen Modifikationen integriert werden, wodurch Ausfallzeiten und Integrationskosten gesenkt werden.
- Betriebskosten: Moderne Excimer-Lasersysteme sind auf hohe Verfügbarkeit und minimierte Gasverbrauch ausgelegt, mit Wartungsintervallen von mehreren Tausend Stunden (Coherent Corp.). Während Verbrauchsmaterialien (Lasergase, Optiken) wiederkehrende Kosten verursachen, werden diese oft durch Einsparungen aus geringeren Waferbruchraten und verbesserten Prozessausbeuten ausgeglichen.
- Ertragsverbesserung: Präzise Texturierung reduziert die Defektraten im Vergleich zum nasschemischen Ätzen, wodurch Ausschuss und Nacharbeit verringert werden. Lumentum Holdings Inc. berichtet, dass ihre Excimer-Lösungen Oberflächenkontaminationen reduzieren und den Durchsatz in optimierten Einstellungen um bis zu 15% erhöhen können.
- Marktausblick (2025-2028): Da die Zelleneffizienzen steigen und Hersteller nach bifazialen und fortschrittlichen Heterojunction-Technologien streben, wird erwartet, dass sich der ROI der Excimer-Laser-Texturierung verbessert. Die Skalierbarkeit und Wiederholbarkeit der laserbasierten Prozesse positionieren sie als bevorzugte Option für die Gigawatt-Produktion (TRUMPF Group).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass, während Excimer-Gaslasersysteme erhebliche Anfangsinvestitionen erfordern, die verbundenen Effizienzgewinne, Ertragsverbesserungen und die Kompatibilität mit Architekturen von Solarzellen der nächsten Generation einen überzeugenden ROI für Hersteller bieten—insbesondere da die Branchenstandards sich in Richtung höherer Zellleistung und nachhaltiger Fertigungspraktiken weiterentwickeln.
Anwendungsfallstudien: Effizienzgewinne und reale Einsätze
Excimer-Gaslasersysteme sind zu einer zentralen Technologie bei der Weiterentwicklung der Texturierung von Solarzellen geworden, da sie präzise Materialabtragungen und Oberflächenmodifikationen anbieten, die die Photovoltaik-Effizienz steigern. Im Jahr 2025 verdeutlichen mehrere bemerkenswerte Brancheninstallationen und Fallstudien sowohl die technische als auch die kommerzielle Machbarkeit dieser Systeme für moderne Silizium- und Dünnschicht-Solarzellen.
Ein herausragendes Beispiel ist die Integration der Excimer-Laser-Texturierung in Produktionslinien durch Coherent, die Excimer-Laserquellen für Anwendungen zur Oberflächentexturierung in der Hochvolumenproduktion von Solarzellen bereitgestellt haben. Ihre Partnerschaft im Jahr 2024 mit einem bedeutenden asiatischen Photovoltaikhersteller führte zu einem dokumentierten Anstieg der Zellumwandlungs-Effizienz um bis zu 0,4% absolut, was auf die Fähigkeit des Lasers zurückzuführen ist, ultrafeine, gleichmäßige Oberflächenmerkmale zu erzeugen, die die Lichtfangeffizienz erhöhen. Diese Effizienzsteigerung ist in einem Sektor signifikant, in dem inkrementelle Verbesserungen in substanzielle kommerzielle Renditen münden.
Ähnlich hat TRUMPF erfolgreiche Implementierungen seiner Excimer-Lasersysteme in europäischen Pilotlinien, die auf passivierte Emitter- und Rückseitenzellen (PERC) sowie aufkommende Heterojunction- (HJT)-Architekturen fokussiert sind, berichtet. In diesen Fallstudien ersetzte die Excimer-Laser-Texturierung traditionelle nasschemische Ätzverfahren, reduzierte chemische Abfälle und den Wasserverbrauch, während sie Oberflächenstrukturen erreichte, die die Modul-Energieausbeute unter realen Bedingungen um 1,5 – 2% steigerten, wie im Rahmen eines sechsmonatigen Feldversuchs in Süddeutschland beobachtet wurde.
Im Bereich der Materialien hat LPKF Laser & Electronics die Rolle von Excimer-Lasern bei der Texturierung von Dünnschichtmaterialien, wie amorphem Silizium und Cadmiumtellurid, hervorgehoben. Ihre Anwendungsbeispiele aus dem Jahr 2025 zeigen, dass der lasergestützte Mikrostrukturierungsprozess für verschiedene Absorptionsspektren angepasst werden kann, was zu Effizienzsteigerungen von 0,2 – 0,5% absolut führt, wobei fortlaufende Überwachung auf Freiluft-Testfeldern vorgenommen wird.
Mit Blick auf die Zukunft wird eine breitere Akzeptanz erwartet, da Excimer-Laserquellen energieeffizienter und kostengünstiger werden. Laut SCHOTT North America, die Gasmanagement- und optische Komponenten für Excimer-Systeme bereitstellen, werden Fortschritte im Management von Laser-Gasen und der optischen Lieferung erwartet, die die Betriebskosten weiter senken und Gigawatt-Installationen innerhalb der nächsten zwei Jahre ermöglichen sollen. Branchenführer arbeiten zusammen, um die Prozessparameter zu standardisieren und Echtzeitüberwachungen zu integrieren, mit dem Ziel konstanter Effizienzgewinne von Zell zu Zell und optimierter Qualitätskontrolle.
Zusammenfassend haben reale Einsätze im Jahr 2025 quantifizierbare Effizienzgewinne und betriebliche Vorteile durch die Texturierung mit Excimer-Gaslasern demonstriert, was den Weg für eine breitere Transformation der Branche in den kommenden Jahren ebnet.
Regulatorische Landschaft und Branchenstandards
Die regulatorische Landschaft rund um Excimer-Gaslasersysteme für die Texturierung von Solarzellen entwickelt sich rasant, da die Photovoltaik (PV)-Industrie Effizienz optimieren möchte, während sie Sicherheit und Umweltkonformität garantiert. Im Jahr 2025 müssen Hersteller von Excimer-Lasersystemen, die in der Solarzellenproduktion eingesetzt werden, eine Kombination aus internationalen Lasersicherheitsstandards, Umweltvorschriften und branchen-spezifischen Qualitätszertifikaten einhalten.
Schlüsselsicherheitsstandards, wie IEC 60825-1, legen Anforderungen für das sichere Design, die Herstellung und die Kennzeichnung von Laserprodukten, einschließlich Excimer-Lasern, fest. Die Einhaltung dieser Standards ist entscheidend für die Systemintegration in automatisierte Produktionslinien von Solarzellen, und Hersteller wie Coherent Corp. und TRUMPF Group beziehen sich ausdrücklich auf die Einhaltung dieser Protokolle in ihren Laserbearbeitungslösungen für Photovoltaik.
Umweltvorschriften spielen eine entscheidende Rolle, da Excimer-Laser typischerweise Gase wie Kryptonfluorid (KrF) oder Xenonchlorid (XeCl) verwenden, die einer sorgfältigen Handhabung und Abgasreinigung bedürfen. Die RoHS-Richtlinien (Restriction of Hazardous Substances) und die REACH-Gesetzgebung (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) der Europäischen Union werden zunehmend auch in anderen Rechtsordnungen umgesetzt, was Anbieter von Lasersystemen zwingt, geschlossene Gaskreisläufe und Recycling-Technologien zu implementieren. Branchenführer wie Lumentum Operations LLC bieten Excimer-Laserplattformen mit integriertem Gasbehälter und Überwachung an, die die Einhaltung der sich weiterentwickelnden Umweltstandards sicherstellen.
Aus Sicht der Branchenstandards aktualisieren die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) und die Internationale Organisation für Normung (ISO) fortlaufend die Richtlinien zur PV-Herstellung, um fortschrittliche Texturierungstechniken zu berücksichtigen. Insbesondere die IEC 60904-1 und IEC 61215, die die Leistungsbewertung von Solarzellen und die Modulqualifikation betreffen, werden überarbeitet, um neuartige Oberflächenstrukturierungsmethoden zu berücksichtigen, die durch die Bearbeitung mit Excimer-Lasern ermöglicht werden. Dies stellt sicher, dass Zellen, die mit laserbasierten Methoden texturiert wurden, genau charakterisiert und zuverlässig im globalen Markt bewertet werden können.
In den kommenden Jahren wird erwartet, dass die Regulierungsbehörden die Überwachung sowohl der Emissionen von Lasersystemen als auch der Gasentsorgung am Lebensende verschärfen. Branchenarbeitsgruppen, wie die von SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) einberufenen, arbeiten mit PV-Ausrüstungsherstellern zusammen, um bewährte Methoden für die Excimer-Laser-Texturierung zu harmonisieren, einschließlich Empfehlungen für Arbeitsplatzexpositionsgrenzen und Lebenszyklus-Nachhaltigkeit. Dieser Trend deutet auf eine zukünftige Situation hin, in der die Einhaltung einheitlicher, international anerkannter Standards eine Voraussetzung für die Einführung von Excimer-Lasern in der Solarzellenproduktion weltweit sein wird.
F&E-Pipeline: Nächste Generation Lasertechnologien und Fahrplan bis 2030
Die Forschungs- und Entwicklungspipeline für Excimer-Gaslasersysteme, die der Texturierung von Solarzellen gewidmet sind, entwickelt sich schnell weiter, da Branchen- und Institutionenprioritäten sowohl Effizienzgewinne als auch Kostenreduzierungen priorisieren. Im Jahr 2025 intensivieren mehrere führende Hersteller ihre Bemühungen, die Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit und Präzision der auf Excimer basierenden Oberflächenstrukturierung zu verbessern—ein Prozess, der entscheidend für die Verbesserung der Lichtfangeffizienz ist und damit die Effizienz von Solarzellen steigert.
Wichtige Industrieakteure wie Coherent Corp. und TRUMPF SE + Co. KG erweitern aktiv ihre Excimer-Laserportfolios. Sie konzentrieren sich darauf, Hochleistungspuls-Excimersysteme zu entwickeln, die eine bessere Strahlenhomogenität und höheren Durchsatz bieten und die Bedürfnisse der nächsten Generation von Heterojunction- und passivierten Emitter- und Rückseitenzellenarchitekturen (PERC) ansprechen. Beispielsweise berichtet Coherent Corp. über laufende Kooperationen mit Photovoltaik-Ausrüstungsintegratoren, um Excimer-Quellen auf Massenproduktionslinien zuzuschneiden, wobei Pilotinstallationen für Ende 2025 erwartet werden.
Im Bereich Innovation nutzen F&E-Teams von Lambda Physik (jetzt Teil von Coherent) fortschrittliche optische Liefersysteme und Echtzeitprozessüberwachung, um den Substratschaden weiter zu minimieren und den Energieverbrauch pro Wafer zu reduzieren—ein Imperativ in Bezug auf die Zielsetzung der Branche für eine terawattgroße Einführung bis 2030. Gleichzeitig entwickelt SCHOTT AG Excimer-kompatible optische Materialien, die prolongierte ultraviolette Strahlung aushalten können, was die Systemverfügbarkeit erhöht und die Wartungsintervalle verkürzt.
Ein bedeutender Trend für die kommenden Jahre ist die Integration der Excimer-Laser-Texturierung in kontinuierliche Roll-zu-Roll-Verarbeitung, um die Verbreitung von Dünnschicht- und flexiblen Solarmodulen zu unterstützen. Industriepartner und Forschungsverbände, wie die, die in Kooperation mit Fraunhofer-Institut für Solare Energietechnologie ISE beteiligt sind, testen modulare Excimer-Laser-Einheiten mit In-situ-Diagnosen, um die Texturgleichförmigkeit zu optimieren und die Produktion über die aktuellen Batch-Grenzen hinaus zu skalieren.
Mit Blick auf 2030 zeigen die Fahrpläne von TRUMPF SE + Co. KG und Coherent Corp. voraussichtliche Durchbrüche in der Pulsformung und Strahlenlenkung. Diese Fortschritte sollen eine feinere Kontrolle über die Oberflächenmorphologie ermöglichen, was direkt zur prognostizierten Steigerung der kommerziellen Zelleneffizienzen über 25% und zur Senkung der Produktionskosten beiträgt. Da die Kosten für Excimer-Laser sinken und die Integration mit KI-gesteuerten Prozesskontrollen reift, werden die Akzeptanzraten in der Mainstream-Photovoltaik-Produktion voraussichtlich beschleunigt, wodurch Excimer-Gaslasersysteme zu einer Eckpfeilertechnologie für die Solarzellenproduktion der nächsten Generation werden.
Zukunftsausblick: Strategische Chancen und Marktprognosen bis 2029
Der Zukunftsausblick für Excimer-Gaslasersysteme in der Texturierung von Solarzellen bis 2029 wird von rasanten technologischen Fortschritten, einem steigenden Bedarf an hocheffizienten Photovoltaiken und strategischen Investitionen führender Akteure im Lasermarkt geprägt. Excimer-Laser, insbesondere solche, die Gase wie KrF und XeCl verwenden, gewinnen an Boden, da sie gleichmäßige, fein kontrollierte Oberflächenstrukturen erzeugen. Dies verstärkt die Lichtfangeffizienz und verbessert somit die Leistungsumwandlungseffizienz von sowohl kristallinen Silizium- als auch Dünnschicht-Solarzellen.
Im Jahr 2025 intensivieren führende Hersteller ihre F&E-Bemühungen, um zentrale Branchenherausforderungen wie Durchsatz, Prozessstabilität und Gerätekosten zu adressieren. Beispielsweise entwickeln Coherent Corp. und TRUMPF Group aktiv Excimer-Lasersysteme mit fortschrittlicher Strahlenformung und Pulssteuerung, um gleichbleibende Texturqualität bei hohen Verarbeitungs-kristallisationen zu gewährleisten. In ähnlicher Weise konzentriert sich Lumentum Holdings auf skalierbare Excimer-Lasermodule, die auf die Integration in Produktionslinien von Solarzellen der nächsten Generation zugeschnitten sind. Diese Entwicklungen werden voraussichtlich die Texturierung mit Excimer-Lasern für die Gigawatt-Produktion tauglicher machen.
- Effizienzgewinne: Branchenberichte von First Solar, Inc. und LONGi Green Energy Technology zeigen einen anhaltenden Trend zu höheren Modulfusionen und niedrigeren LCOE. Die Excimer-Laser-Texturierung wird voraussichtlich eine entscheidende Rolle bei der Erreichung von Zelleneffizienzen von über 25 % in der Massenproduktion spielen.
- Marktakzeptanz: Pilotprojekte in Asien und Europa zeigen die Skalierbarkeit der auf Excimer basierenden Texturierung bei fortschrittlichen Heterojunction- (HJT) und passivierten Emitter-Rückzellenarchitekturen (PERC). Akteure wie Hanwha Solutions erkunden Partnerschaften mit Anbietern von Lasersystemen, um den Technologietransfer vom Labor zur Produktion zu beschleunigen.
- Geografische Expansion: Mit der Expansion von Produktionskapazitäten in den Vereinigten Staaten und Indien wird erwartet, dass die Möglichkeiten für Anbieter von Excimer-Gaslasern zunehmen. Lokalisierte Lieferketten und steuerliche Anreize für hocheffiziente Module werden voraussichtlich die Akzeptanz in diesen aufstrebenden Märkten vorantreiben.
Mit Blick auf 2029 befinden sich Excimer-Gaslasersysteme in einer Position, um integrativ für wettbewerbsfähige Solarzellenproduktion zu werden, insbesondere da sich Zellarchitekturen weiterentwickeln und die Effizienzziele steigen. Der Sektor wird voraussichtlich eine Welle strategischer Kooperationen erleben, bei denen Gerätehersteller, Zellhersteller und Forschungsinstitute gemeinsam die Laserparameter und Prozessintegrationen optimieren. Während technische Barrieren angegangen und Investitionskosten über größere Produktionsvolumina amortisiert werden, wird die Excimer-Laser-Texturierung voraussichtlich von Nischenanwendungen zum Branchenstandard für Premium-Solarzellenlinien übergehen.
Quellen & Referenzen
- Coherent
- TRUMPF
- Lumentum
- LPKF Laser & Electronics
- Han’s Laser Technology Industry Group Co., Ltd.
- IPG Photonics
- SCHOTT North America
- Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE
- First Solar, Inc.
- LONGi Green Energy Technology
