Kupfer sticht Silber

Industrielle TOPCon Solarzellen, die mit galvanischen Nickel/Kupfer/Silber-Kontakten metallisiert wurden, erreichten dabei einen höheren Wirkungsgrad als ihre Gegenstücke mit gedruckten Silberkontakten. Dabei wurde mehr als 90 Prozent des Silberverbrauchs eingespart.

Galvanikmetallisierung auf TOPCon-Solarzellen mit Spitzenwirkungsgrad von 24 Prozent

Im Rahmen zweier, durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klima BMWK (ehemals BMWi) geförderter Projekte metallisierte ein Forschungsteam des Fraunhofer ISE bifaziale TOPCon Solarzellen mit galvanischen Nickel/Kupfer/Silber Kontakten. Ziel war es, Silber-Kontakte auf den Solarzellen durch besser verfügbares und circa 100mal günstigeres Kupfer zu ersetzen. Galvanisch abgeschiedenes Kupfer ist zudem kompakt und hochleitfähig.

Sie erzielten dabei einen Spitzenwirkungsgrad von 24 Prozent und lagen damit um 0,5 Prozent höher als die beim Industriepartner mit Silber-Siebdruck metallisierten Vergleichszellen. Durch die Nickel/Kupfer/Silber-Verbindung reduzierten sie den Silberverbrauch um mehr als 90 Prozent im Vergleich mit gedruckten Silberkontakten metallisierten Solarzellen. Möglich macht dies unter anderem die Reduzierung der Laserkontaktöffnung auf bis zu 5µm Breite. »Auch in der industriellen Fertigung ermöglicht diese Galvanikmetallisierung signifikante Silbereinsparungen, ohne dass man Abstriche beim Wirkungsgrad machen müsste,« bewertet Projektleiter Dr. Sven Kluska das Projektergebnis.

Im Projekt wurden die am Fraunhofer ISE entwickelten Prozesse zur galvanischen Metallisierung auf Anlagen der Firma Rena Technologies GmbH auf ihre Industrietauglichkeit überprüft. Beide Partner arbeiten nun in einem Folgeprojekt an Prozessoptimierungen für weitere Wirkungsgradsteigerungen sowie der Weiterentwicklung der Anlagentechnik.

Das Fraunhofer ISE entwickelt neben den TOPCon Solarzellen auch für die ebenso zukunftsträchtigen Silicium-Heterojunction (SHJ) Solarzellentechnologie ein Verfahren zur galvanischen Kupfermetallisierung. Diese soll über das Ausgründungsvorhaben PV2+ in die Produktion transferiert werden.