Neue Solarzellen brauchen bis zu 30 Prozent weniger Silber

© Fraunhofer ISE, Dirk MahlerFreiburg – Forschern des Fraunhofer ISE ist es in einem Forschungsprojekt gelungen, die Herstellungskosten von Siliciumsolarzellen weiter zu senken. Mit Hilfe eines neu entwickelten Siebdruckprozesses kann der Einsatz von Silber zukünftig drastisch reduziert werden.

Seit Jahren sinken die Herstellungskosten für Solarzellen und –anlagen. Durch die Einsparung von teurem Silber könnten die Kosten schon bald weiter signifikant sinken.

Hoher technischer Anspruch an Siebdruckprozess
Siliciumsolarzellen führen über metallische Elektroden auf der Vorder- und Rückseite den erzeugten Solarstrom ab. Auf der Vorderseite der Zelle wird dafür üblicherweise im Flachbett-Siebdruckverfahren ein feines Kontaktgitter aufgedruckt, das zum einen möglichst wenig der aktiven Zellfläche abschatten soll und zum anderen über eine ausreichende Leitfähigkeit für einen geringen Serienwiderstand der Solarzelle verfügen muss. Der hohe technologische Anspruch an den Siebdruckprozess besteht darin, möglichst schmale unterbrechungsfreie Kontaktfinger mit einer ausreichenden Höhe für eine gute laterale Leitfähigkeit zu realisieren. Der Druck feinster Kontaktfinger erfordert den Einsatz hochentwickelter Spezialsiebe und Metallisierungspasten und zugleich eine perfekte Beherrschung des Siebdruckmetallisierungsprozesses. An dieser Stelle setzt das neue Siebdruckverfahren an.

Neues Siebdruckverfahren senkt Breite der Kontaktfinger – weniger Silber notwendig
In Zusammenarbeit mit Industriepartnern, insbesondere mit den Siebherstellern Koenen GmbH und Murakami Co. Ltd. sowie dem Siebchemiehersteller Kissel + Wolf GmbH ist es den Forschern gelungen, die Breite der Kontaktfinger auf unter 20 Mikrometer zu reduzieren. „Das ist eine Reduktion um 30-40 Prozent gegenüber dem heutigen Industriestandard«, erklärt Dr.- Ing. Andreas Lorenz, Projektleiter in der Gruppe „Drucktechnologie am Fraunhofer ISE. In zwei unabhängigen Versuchsreihen wurden feinmaschige Siebe zur Metallisierung von PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) Solarzellen eingesetzt. Unter Verwendung eines neuartigen feinmaschigen Siebs konnten in einem Druckschritt Kontaktfinger mit einer Breite von nur 19µm und einer Höhe von 18 µm erreicht werden. Gleichzeitig konnten die durch die Kontaktfinger bedingten Leistungsverluste deutlich reduziert werden. Die neu entwickelten Siebdruckprozesse ermöglichen eine Silbereinsparung um bis zu 30 Prozent gegenüber dem aktuellen Industriestandard mit einer Kontaktfingerbreite von etwa 30µm.