Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuartige Feinlinien-Siebdruckmetallisierung reduziert Silberverbrauch bei Solarzellenkontakten

06.09.2019

Wissenschaftler im Photovoltaic Technology Evaluation Center PV-TEC des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben in Zusammenarbeit mit Projektpartnern das klassische Siebdruckverfahren zur Feinlinienmetallisierung von Siliciumsolarzellen weiterentwickelt. Durch den Einsatz speziell entwickelter Feinliniensiebe konnte das Projektteam Kontaktfinger mit einer Breite von lediglich 19µm und Höhe von 18µm in einem Druckschritt realisieren. Damit ist eine Einsparung bei der Ressource Silber um bis zu 30 Prozent möglich, was zu einer signifikanten Senkung der Herstellungskosten führt.

Siliciumsolarzellen führen über metallische Elektroden auf der Vorder- und Rückseite den durch Lichteinstrahlung im Halbleitermaterial erzeugten Strom 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.


Blick in eine Siebdruckanlage

© Fraunhofer ISE / Dirk Mahler

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.

»In enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern im Bereich der Feinliniensiebdruckmetallisierung, insbesondere mit den Siebherstellern Koenen GmbH und Murakami Co. Ltd. sowie dem Siebchemiehersteller Kissel + Wolf GmbH ist es uns nun 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. Dabei sind neben der minimalen Breite der Kontaktfinger auch die ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften ein herausragendes Merkmal.

Sie ermöglichen bei der Modulintegration – insbesondere bei neueren Technologien wie der Drahtverschaltung mit 8-15 Busbars – eine deutliche Reduzierung der durch die Kontaktfinger bedingten Leistungsverluste. Die neu entwickelten Siebdruckprozesse ermöglichen eine Silbereinsparung um bis zu 30 Prozent gegenüber dem aktuellen Industriestandard mit einer Kontaktfingerbreite von etwa 30µm.

Im Rahmen der Versuche wurden PERC-Solarzellen unter Verwendung der optimalen Siebparameter des ersten Versuchsteils metallisiert, wobei aufgrund der Limitation im Hinblick auf die zu Verfügung stehende Anzahl an Busbars auf der Solarzelle (hier: 5) eine nominale Fingerbreite von 24µm gewählt wurde. Die beste PERC-Solarzelle dieser Versuchsreihe erzielte einen Wirkungsgrad von h = 22,1 %.

»Mithilfe hochentwickelter Sieb- und Pastensysteme für die Feinlinienmetallisierung könnten so in naher Zukunft Solarzellen industriell hergestellt werden, deren Kontaktfinger nahezu unsichtbar sind. Eine großer Vorteil für Anwendungen im Bereich integrierter Photovoltaik, wo ästhetische, homogene Modulflächen gefragt sind«, so Dr. Florian Clement, Abteilungsleiter »Produktionstechnologie - Strukturierung und Metallisierung« am Fraunhofer ISE.

Die Ergebnisse der Versuchsreihen werden im Rahmen der kommenden PV-Konferenzen 36th EU PVSEC in Marseille, Frankreich, und 29th PVSEC in Xi´an, China, präsentiert.

Das Verbundprojekt »FINALE« (https://www.ise.fraunhofer.de/de/forschungsprojekte/finale.html), welches die Weiterentwicklung von Feinliniensiebdruckprozessen fokussiert und in dessen Rahmen die Forscher einen Teil dieser Ergebnisse erzielten, wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi gefördert und in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Koenen GmbH, Kissel + Wolf GmbH und Wickon Hightech GmbH durchgeführt.

Weitere der hier vorgestellten Ergebnisse im Bereich Feinliniensiebdruck wurden im Rahmen einer Kooperation mit dem Unternehmen Murakami Co. Ltd. am Fraunhofer ISE realisiert.

Weitere Informationen:

https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/2019/neua...

Karin Schneider | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Probenhalter für die Proteinkristallographie
16.09.2019 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Eigen und doch fremd: warum das Immunsystem patienteneigene Stammzellen bekämpft
16.09.2019 | Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Womit werden wir morgen kühlen?

Wissenschaftler bewerten das Potenzial von Werkstoffen für die magnetische Kühlung

Für das Jahr 2060 erwarten Zukunftsforscher einen Paradigmenwechsel beim globalen Energiekonsum: Erstmals wird die Menschheit mehr Energie zum Kühlen aufwenden...

Im Focus: Tomorrow´s coolants of choice

Scientists assess the potential of magnetic-cooling materials

Later during this century, around 2060, a paradigm shift in global energy consumption is expected: we will spend more energy for cooling than for heating....

Im Focus: The working of a molecular string phone

Researchers from the Department of Atomically Resolved Dynamics of the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) at the Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg, the University of Potsdam (both in Germany) and the University of Toronto (Canada) have pieced together a detailed time-lapse movie revealing all the major steps during the catalytic cycle of an enzyme. Surprisingly, the communication between the protein units is accomplished via a water-network akin to a string telephone. This communication is aligned with a ‘breathing’ motion, that is the expansion and contraction of the protein.

This time-lapse sequence of structures reveals dynamic motions as a fundamental element in the molecular foundations of biology.

Im Focus: Meilensteine auf dem Weg zur Atomkern-Uhr

Zwei Forschungsteams gelang es gleichzeitig, den lang gesuchten Kern-Übergang von Thorium zu messen, der extrem präzise Atomkern-Uhren ermöglicht. Die TU Wien ist an beiden beteiligt.

Wenn man die exakteste Uhr der Welt bauen möchte, braucht man einen Taktgeber, der sehr oft und extrem präzise tickt. In einer Atomuhr nutzt man dafür die...

Im Focus: Milestones on the Way to the Nuclear Clock

Two research teams have succeeded simultaneously in measuring the long-sought Thorium nuclear transition, which enables extremely precise nuclear clocks. TU Wien (Vienna) is part of both teams.

If you want to build the most accurate clock in the world, you need something that "ticks" very fast and extremely precise. In an atomic clock, electrons are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Technomer 2019 - Kunststofftechniker treffen sich in Chemnitz

16.09.2019 | Veranstaltungen

„Highlights der Physik“ eröffnet

16.09.2019 | Veranstaltungen

Die Digitalisierung verändert die Medizin

13.09.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Probenhalter für die Proteinkristallographie

16.09.2019 | Biowissenschaften Chemie

Warum die Erdatmosphäre viel Sauerstoff enthält

16.09.2019 | Geowissenschaften

Wissenschaftler erforschen Produktentstehungsprozesse in neuem Innovationslabor

16.09.2019 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics