Fotovoltaik: Solarzellen werden billiger und grüner

Neue Technologie ersetzt teures Silber für Fotovoltaik durch billigeres Kupfer und Kunststoff durch recycelbares Aluminium.

Artikel veröffentlicht am , Wolfgang Kempkens
Leiterbahnen aus Kupfer statt Silber
Leiterbahnen aus Kupfer statt Silber (Bild: Fraunhofer ISE)

Jahrelang sanken die Produktionskosten für Solarzellen und -module, weil sie in riesigen Stückzahlen gefertigt werden. Jetzt droht sich der Trend wegen steigender Rohstoffpreise umzukehren, vor allem bei Silber, das für Leiterbahnen verwendet wird.

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Forschern des Fraunhofer-Instituts für solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg ist ein Doppelschlag zur Kostensenkung und zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit bei der Herstellung gelungen. Sie ersetzten das teure Silber durch deutlich preiswerteres Kupfer und die Kunststoffmaske, mit deren Hilfe die Strukturen auf dem Silizium lithografisch hergestellt werden, durch Aluminium. Kunststoff wird nach dem Gebrauch zu Abfall, der entsorgt werden muss, während Aluminium recycelbar ist.

Der Ersatz von Silber durch Kupfer gelang durch die Einführung eines neuen Galvanikverfahrens, mit dem sich nebenbei der Wirkungsgrad der Zellen verbessert. Mit der Verkleinerung des Durchmessers der Leiterbahnen auf 19 Mikrometer wird weniger Silizium verschattet, also von der Stromproduktion abgehalten.

Aluminium isoliert sich selbst

Die zweite technologische Errungenschaft ist die Verwendung von Aluminium als Maske., was eigentlich gar nicht möglich ist, denn Aluminium ist elektrisch leitfähig. Doch das leichte Metall hat eine Eigenschaft, die sich die Fraunhofer-Forscher zunutze machten. Es bildet durch Kontakt mit der Luft eine Oxidschicht, die ein elektrischer Isolator ist. Diese ist nur wenige Nanometer dick.

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Die Maske dient dazu, die Siliziumflächen kupferfrei zu halten, die fotoelektrisch aktiv sein sollen. Ausgespart werden lediglich die schmalen Stege, auf denen die kupfernen Leiterbahnen galvanisch wachsen.

Spin-off startet Anfang 2023

Die recyclingfähigen Werkstoffe Kupfer und Aluminium bringen die Fotovoltaikproduktion der Kreislaufwirtschaft einen Schritt näher. Damit verbessern sich auch die Umwelt- und Sozialstandards.

Um die Technologie schneller auf den Markt zu bringen, hat das ISE das Spin-off PV2+ gegründet. Die Buchstaben P und V stehen für Photovoltaik, 2+ für zwei positiv geladene Kupferionen im Galvanikbad. Das Unternehmen hat seinen Sitz ebenfalls in Freiburg. Fraunhofer-Forscher Markus Glatthaar fungiert als CEO des Spin-offs. Er will bereits Anfang 2023 gemeinsam mit Industriepartnern eine Pilotproduktion aufbauen.

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Schnueggel 19. Sep 2022 / Themenstart

Unsere Anlage ist 11 Jahre alt hat 11kwp und damals mit Installation 30K Euro gekostet...

ikhaya 19. Sep 2022 / Themenstart

Bei privaten PV Anlagen rechnet man bei Youtubern inkl Installation mit 6-8, mit Speicher...

xPandamon 18. Sep 2022 / Themenstart

Nicht nur das, Kupfer ist auch in deutlich größerer Masse verfügbar behaupte ich mal...

Dakkaron 17. Sep 2022 / Themenstart

Respekt für die Revision. Hab das Original nicht gesehen, finde es aber ehrlich...

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