Die Photovoltaik ist eine der tragenden Säulen der Energiewende. Moderne Heterojunction-Solarzellen weisen durch ihren geringen Siliciumverbrauch einen besonders niedrigen CO₂-Fußabdruck auf und erreichen in industrieller Produktion bislang die höchsten Wirkungsgrade. Jedoch wird bei deren Herstellung wertvolles Silber für die Leiterbahnen und Kontakte verwendet, dessen Preise stetig steigen. Bereits heute macht der Silberanteil rund 10 Prozent des Herstellungspreises einer Photovoltaikzelle aus. Zudem ist Silber nur sehr begrenzt auf der Erde verfügbar und auch andere Branchen wie die Elektromobilität oder die 5G-Technologie melden bereits höhere Silberverbräuche für die Zukunft an.
Ein ISE-Team aus Forscher:innen um Dr. Markus Glatthaar, Experte für Metallisierung und Strukturierung, hat ein Galvanikverfahren entwickelt, bei dem Silber durch Kupfer bei der Heterojunction-Technologie ersetzt wird. Kupfer ist um ein Vielfaches preiswerter als Silber und zudem leichter verfügbar. Damit nicht die gesamte elektrisch leitfähige Oberfläche der Solarzelle galvanisch mit Kupfer beschichtet wird, müssen zuvor die nicht zu beschichtenden Bereiche maskiert werden. Diese Bereiche erhalten eine elektrisch isolierende Beschichtung, die eine galvanische Abscheidung unterbindet. Für die Maskierung des Silicium-Wafers im Elektrolyt-Bad setzt die Industrie bisher teure Lacke oder Folien auf Polymer-Basis ein, deren fachgerechte Entsorgung aufwändig ist. Das ISE-Team substituierte die Polymere durch Aluminium, welches sich ebenso wie Kupfer vollständig recyceln lässt. Der Umstieg von Silber auf Kupfer und von Polymer auf Aluminium bringt auch einen doppelten Vorteil:
Die Herstellung der Solarzellen wird dadurch nachhaltiger und gleichzeitig deutlich kostengünstiger.
Um die neue Technologie schneller auf den Markt zu bringen, hat das Fraunhofer ISE das Spin-off „PV2+“ mit Sitz in Freiburg gegründet. Dabei stehen die Buchstaben „P“ und „V“ für Photovoltaik und die 2+ für zwei positiv geladene Kupferionen im Galvanikbad. Fraunhofer ISE-Forscher Markus Glatthaar fungiert als CEO des Spin-offs.
