Kupfer statt Silber

RENA InCellPlate Inline Plating: Anlage zur einseitigen Beschichtung, elektrische Kontaktierung von Solarzellen mit weichen Kontaktbürsten. Foto: RENA GmbH

02.12.11

SCHOTT Solar AG, RENA GmbH, CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH

Der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Forschungsverbund „LasVeGaS“ hat nach nur sechs Monaten einen wichtigen Meilenstein erreicht: Eine mit Kupfer metallisierte Solarzelle erzielte einen hohen Wirkungsgrad von 18,0 Prozent. Basis ist ein multikristalliner Wafer mit siebgedruckter Standard-Rückseitenmetallisierung der SCHOTT Solar AG. Ziel des Projektes ist es, die heute gängigen Silberkontakte auf der Vorderseite von Solarzellen weitgehend durch eine günstigere Nickel-Kupfer-Galvanik zu ersetzen. Dadurch können die Herstellkosten für die Vorderseitenmetallisierung mehr als halbiert werden. Projektpartner im BMBF-Verbundprojekt sind die SCHOTT Solar AG, die RENA GmbH und das CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH.

Die besondere Herausforderung bei der Metallisierung mit einer Nickel-Kupfer-Galvanik ist, die Eindiffusion des Kupfers in die Siliciumsolarzelle zu verhindern. Dort würde es die Lebensdauer der Elektronen und so den Wirkungsgrad der Zelle reduzieren. Das Projektteam hat daher eine galvanische Nickel-Schicht als Diffusionsbarriere entwickelt sowie entsprechende Produktionstechniken, um diese und die Kupfer-Kontakte auf die Zelle aufzubringen. Die besondere Herausforderung bei der Metallisierung mit einer Nickel-Kupfer-Galvanik ist, die Eindiffusion des Kupfers in die Siliciumsolarzelle zu verhindern. Dort würde es die Lebensdauer der Elektronen und so den Wirkungsgrad der Zelle reduzieren. Das Projektteam hat daher eine galvanische Nickel-Schicht als Diffusionsbarriere entwickelt sowie entsprechende Produktionstechniken, um diese und die Kupfer-Kontakte auf die Zelle aufzubringen.

Mit der neuen "InCellPlate"-Technologie von RENA hat das Projektteam vielversprechende Demonstratoren hergestellt. Diese Solarzellen sollen nun in Testmodulen verbaut werden und ihre Langzeitstabilität in Härtetests unter Beweis stellen. Darüber hinaus will das Projektteam die Entwicklungserfolge nun auch auf monokristalline Zellen übertragen. Wirkungsgrade von über 19 Prozent sind dabei zu erwarten.

Neben den geringeren Kosten für das Ausgangsmaterial Kupfer hat die Las VeGaS-Methode einen weiteren Vorteil: Die galvanischen Schichten sind umweltfreundlich, denn sie sind frei von Blei und Lösemitteln, und genügen so den Ansprüchen der RoHS-Richtlinie der Europäischen Union. Diese beschränkt den Einsatz gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten. Der Einsatz der vergleichsweise teuren Silberpaste wird vermieden, es ist lediglich eine sehr dünne galvanische Silber-Schicht erforderlich, um die Zellen an den Kupferbändern zu einem Modulverbund verlöten zu können. Dadurch reduziert sich der Silber-Verbrauch um mindestens 95 Prozent.

Weitere Informationen
Steckbrief BMBF-Verbundprojekt LasVeGaS (PDF)
Original-Pressemitteilung

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