Viele Hersteller von Topcon-Solarzellen suchen aktuell nach Wegen, den Silberverbrauch angesichts der hohen Preise zu reduzieren. Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben nun in einer Pilotanlage eine Reduktion um den Faktor 10 bei Topcon-Solarzellen erreicht, wie sie am Mittwoch mitteilten. Bei herkömmlichen Topcon-Solarzellen liege der Silberverbrauch bei 10 bis 12 Milligramm pro Watt und bei der Zelle des Fraunhofer ISE betrug er noch 1,1 Milligramm pro Watt.
Die Freiburger Forscher erprobten dafür ein auf Galvanik basierendes Inline-Metallisierungsverfahren. Die notwendige Pilotanlage sei von Rena Technologies entwickelt worden. Durch die Kombination von ultrakurzer UV-Laserstrukturierung mit der elektrochemischen Abscheidung von Nickel, Kupfer und Silber fertigte das Forschungsteam damit Topcon-Solarzellen der Wafergröße M10 mit einem Wirkungsgrad von 24 Prozent, wie es weiter hieß.
Herkömmliche Topcon-Solarzellen haben im Gegensatz zu Perc-, IBC- oder Heterojunction-Solarzellen einen erhöhten Silberverbrauch. Bei IBC- und Heterojunction-Solarzellen sei es bereits gelungen, diese mit gedruckten Silber-Kupfer- oder reinen Kupfer-Kontakten zu metallisieren. Das Ersetzen von Silberpasten durch hybride Silber-Kupfer- oder reine Kupfer-Pasten bei Topcon-Solarzellen, die im klassischen Siebdruck-Verfahren hergestellt werden, gestalte sich dagegen schwieriger. Galvanisierte Kupfer-Kontakte hätten das Potenzial, den Silberbedarf von Topcon-Solarzellen fast vollständig zu ersetzen, so das Fraunhofer ISE weiter.
Nickel diente den Forschern dabei als Diffusionsbarriere gegen eine Kupfer-Migration in die Zelle. Kupfer übernehme die elektrische Leitung, so dass nur ein minimaler Anteil an Silber als Oxidationsschutz verbleibt. »Die sogenannte Nickel/Kupfer-Galvanisierung könnte innerhalb von zwei bis drei Jahren fest in den Photovoltaik-Markt eingeführt werden«, sagt Sven Kluska, Gruppenleiter für Elektrochemische Prozesse am Fraunhofer ISE. »Für Solarzellen-Hersteller hätte sie viele Vorteile, auch wenn sie dafür als Anfangsinvestition Galvanisierungsanlagen in ihren Produktionsprozess integrieren müssen«.
Die Galvanik-Metallisierung sei dabei auch im industriellen Maßstab technisch umsetzbar. Dies hätten die Forschungsprojekte „EURO“ und „SHINE PV“ gezeigt, bei denen das Frauenhofer ISE und Rena Technologies beteiligt waren. Die dabei auf der Inline-Galvanik-Anlage produzierten M10-Topcon-Solarzellen hätten einen Wirkungsgrad von 24 Prozent erreicht. Der Füllfaktor habe bei 82,1 Prozent gelegen mit Abweichungen von plus/minus 0,3 Prozent. Auch im Degradationstest nach IEC61215 wiesen die Solarzellen eine sehr gute Stabilität, wie es weiter hieß.
»Die Metallisierung mittels Galvanik würde auch zu einer deutlich geringeren Abhängigkeit von China führen, als es aktuell bei Silber-Pasten für die heute übliche Siebdruckmetallisierung der Fall ist», sagte Florian Clement, Abteilungsleiter Metallisierungs- und Strukturierungstechnologien am Fraunhofer ISE. »Anlagen und Chemikalien für die Kupfer-Galvanik kommen von europäischen und amerikanischen Herstellern, für Rohkupfer gibt es einen globalen Markt ohne Konzentration auf chinesische Lieferanten.“ Das Fraunhofer ISE arbeite zudem am Aufbau einer europäischen, resilienten Lieferkette für die Kupfer-basierte Siebdruckmetallisierung.
Dieser Inhalt ist urheberrechtlich geschützt und darf nicht kopiert werden. Wenn Sie mit uns kooperieren und Inhalte von uns teilweise nutzen wollen, nehmen Sie bitte Kontakt auf: redaktion@pv-magazine.com.
Mit dem Absenden dieses Formulars stimmen Sie zu, dass das pv magazine Ihre Daten für die Veröffentlichung Ihres Kommentars verwendet.
Ihre persönlichen Daten werden nur zum Zwecke der Spam-Filterung an Dritte weitergegeben oder wenn dies für die technische Wartung der Website notwendig ist. Eine darüber hinausgehende Weitergabe an Dritte findet nicht statt, es sei denn, dies ist aufgrund anwendbarer Datenschutzbestimmungen gerechtfertigt oder ist die pv magazine gesetzlich dazu verpflichtet.
Sie können diese Einwilligung jederzeit mit Wirkung für die Zukunft widerrufen. In diesem Fall werden Ihre personenbezogenen Daten unverzüglich gelöscht. Andernfalls werden Ihre Daten gelöscht, wenn das pv magazine Ihre Anfrage bearbeitet oder der Zweck der Datenspeicherung erfüllt ist.
Weitere Informationen zum Datenschutz finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.