Heraeus: Noch weniger Silber

Kategorie: Forschung und Entwicklung, Topnews, Hintergrund

EU PVSEC: Die Diskussion über die Silberkosten von Solarzellen und den Ersatz des Materials durch Kupfer hält an. Heraeus stellte in Paris eine Silberpaste vor, mit der weiter Kosten gespart werden können.

Silberpaste für Solarzellen von Heraeus

Heraeus entwickelt die Silberpasten für die Photovoltaik beständig weiter.
Foto: Heraeus Holding

Die Diskussion über die Kosten, die das Silber verursacht, gibt es in der Solarindustrie seit einigen Jahren. Als der Silberpreis auf fast 50 US-Dollar je Feinunze stieg, wurde sie zum Dauerbrenner. Damals hatten allein die Silberkosten einen Anteil von über sechs Eurocent pro Wattpeak Zellkapazität. Pierre Verlinden, Chief Scientist bei Trina Solar, hat dieses Jahr Berechnungen vorgestellt, nach denen in fünf bis zehn Jahren die Solarindustrie mit Abstand der größte Silberverbraucher sein wird. Dies wird sich zwangsläufig weiter auf die Kosten auswirken.

Wenn man einige Jahre in die Zukunft denkt, könnte das dazu führen, dass das Silber durch Kupfer ersetzt wird. Das ist eine Herausforderung, da es den Tod für eine Zelle bedeutet, wenn Kupferatome in den so genannten p-n-Übergang im vorderen Zellbereich diffundieren. Es gibt Möglichkeiten, das zu verhindern. Das belgische Forschungsinstitut imec hat jetzt aber eine Zelle vorgestellt, bei der es einfacher geht. Es nutzt dazu gleich n-Typ Wafer - das sind die Wafer, die in den Technologieroadmaps eher am Ende stehen - und kann dadurch einen Trick anwenden. Da die Verluste in diesen Wafern im Vergleich zu Standardwafern klein sind, können die Wissenschaftler den nötigen n-p-Halbleiterübergang von der Vorder- auf die Rückseite verlegen. Innerhalb von nur einem Jahr hätten die Experten damit auf einer vorindustriellen Pilotlinie eine Zelle mit einem Wirkungsgrad von 20,8 Prozent herstellen können, erklärt Jozef Szlufcik, Bereichsleiter und Programmmanager für Silizium-Photovoltaik am imec.

Neue Silberpasten

Heraeus gibt bezüglich dem Silberpreis jedoch erst einmal Entwarnung. Zum einen ist der Silberpreis in den vergangenen zwei Jahren auf etwa ein Drittel gefallen. Zum anderen hat das Unternehmen eine neue Silberpaste der so genannten SOL9610-Serie vorgestellt. Mit ihr sei es möglich, die Kontaktfinger nur 40 bis 50 Mikrometer breit zu drucken. Dadurch hätten Solarzellen dann nur noch einen Silbergehalt von 54 Milligramm, was Kosten deutlich unter 1 Cent pro Wattpeak entspreche. Auf der EU PVSEC in Paris stellte das Unternehmen eine solche Zelle vor, die das ISFH Hameln mit dieser Paste hergestellt hat. Nach ISFH-Angaben hat sie einen Wirkungsgrad von 20,2 Prozent. Dafür wurden die Kontaktfinger aber statt mit herkömmlichem Siebdruck mit so genannten Schablonen gedruckt.

Bei dieser Solarzelle ist nicht nur die Rückseite passiviert (PERC), sondern die Zelle auf der Vorderseite zweimal bedruckt. Bei diesem Verfahren ist es möglich, für die dünneren Kontaktfinger eine andere Silberpaste zu nehmen als für die breiteren Busbars, was wiederum Silber spart. „Das ist eine der Optionen, wie sich die Zellfertigung entwickeln kann“, erklärt Weimang Zhang, Vice President of Technology. Durch das  sogenannte Dual-Printing erhöhe sich die Effizienz um 0,1 bis 0,3 Prozentpunkte. Dafür müssten Zellhersteller in neuer Drucker investieren. Ob es diesen Weg gehen will, müsse sich jedes Unternehmen selber überlegen. Auch für n-Typ Zellen hat das Heraeus Pasten entwickelt.

Die Forschungen zur Kupfer-Metallisierung „beobachten“ die Heraeus-Experten, arbeiten allerdings noch nicht selber daran. „Silber ist einzigartig“, sagt Zhang, „die großen Bedenken bei Kupfer betreffen die Haltbarkeit“. (Michael Fuhs)

 

Die erste Version des Artikels enthielt Fehler bei den Silberkosten und der Breite der Kontaktfinger. Wir bitten, das zu entschuldigen.


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