Hocheffiziente silberfreie Silizium-Heterojunction-Solarzellen:

Das Potenzial der Metallisierung mit Kupfer

Angesichts der Knappheit und Preisvolatilität von Silber (Ag), das traditionell als Metallkontakt in Solarzellen verwendet wird, haben wir Pasten aus Kupfer (Cu) und silberbeschichtetem Kupfer (AgCu) als alternative Kontakte für Silizium-Heterojunction-Solarzellen (SHJ-Solarzellen) untersucht.

Ag ist der Industriestandard für Metallkontakte in Solarzellen. Seine Knappheit und sein schwankender Preis stellen jedoch eine große Herausforderung für die Skalierung der Photovoltaikproduktion dar. Um diesem Problem zu begegnen, untersuchen wir Cu und AgCu als alternative Metallisierungsmaterialien für SHJ-Solarzellen-

Bei der Verwendung von Cu können zwar Probleme wie Oxidation und Wechselwirkung mit Silizium auftreten, aber seine hohe Verfügbarkeit und seine geringen Kosten machen es zu einem vielversprechenden Kandidaten, um die Abhängigkeit von Silber zu verringern.

Die wichtigsten Ergebnisse

• Herstellung hocheffizienter SHJ-Solarzellen, bei denen Cu- und AgCu-Pasten anstelle der knappen und teuren Ag-Paste verwendet wurden.
• Die Verwendung von AgCu-Paste zur Erzielung einer 50% Ag-Reduktion führte zu einem Wirkungsgrad von 23,7% bei einem minimalen Wirkungsgradabfall von ~0,1%_ab, wodurch eine nahezu referenznahe Leistung aufrechterhalten wurde.
• Ag-freie SHJ-Solarzellen mit 100% Cu-Paste erreichten einen Wirkungsgrad von über 23% bei einem Verlust von ~0,4%_ab im Vergleich zu Referenz-Solarzellen mit Silbermetallisierung.

Bedeutung

Diese Forschung zeigt, dass es möglich ist, Silber in SHJ-Solarzellen durch die Verwendung von Cu- und AgCu-Metallisierung zu ersetzen oder deutlich zu reduzieren und dabei einen hohen Wirkungsgrad beizubehalten. Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung:

• skalierbarer, kostengünstiger Photovoltaik-Produktion.
• nachhaltiger Materialverwendung.
• Erreichen des Branchenziels von 2 mg/W Ag-Verbrauch pro Zelle für Solartechnologien der nächsten Generation.

Weitere Arbeiten sind erforderlich, um den Siebdruckmit Kupferpaste zu optimieren, insbesondere hinsichtlich der Reduzierung der Fingerbreiten, der Standardisierung der Prozesse und der Verbesserung der Stabilität und Zuverlässigkeit.

Anerkennung

Wir freuen uns, dass unsere neueste Forschungsarbeit „Achieving High Efficiencies for Silver-Free SHJ Solar Cells” (Hohe Wirkungsgrade für silberfreie SHJ-Solarzellen) in der renommierten Fachzeitschrift Progress in Photovoltaics (PiP) veröffentlicht wurde.

Die Relevanz unserer Forschung zeigt sich auch dadurch, dass unsere Ergebnisse auf PV Magazine, einer der führenden Plattformen für weltweite Neuigkeiten im Bereich der Photovoltaik, vorgestellt wurden. Dieser Meilenstein spiegelt unser Engagement für die Weiterentwicklung nachhaltiger und skalierbarer Photovoltaik-Technologien für die Zukunft sauberer Energie wider.

Ausblick

Die Ergebnisse unterstreichen unser Engagement für die Weiterentwicklung der SHJ-Technologie und zeigen, dass Kupferpasten eine zentrale Rolle bei der Verwirklichung einer nachhaltigen Solarenergie im Terawattbereich spielen können.

Danksagung

Wir danken der SHJ-Solarzellen- und -modulgruppe am Institut of Energy Materials and Devices – Photovoltaik (IMD-3) des Forschungszentrums Jülich herzlich für die Finanzierung und Unterstützung dieser Forschung. Wir schätzen auch die wertvollen Beiträge des Copprint-Teams. Diese Arbeit wurde von der Europäischen Union im Rahmen des Horizon-Projekts EMPOWER finanziell unterstützt. Die darin zum Ausdruck gebrachten Ansichten und Meinungen sind jedoch ausschließlich die der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die der Europäischen Union oder der Förderstelle wider. Weder die Europäische Union noch die Förderstelle können dafür haftbar gemacht werden.