Entwicklung von Siebdruck-Pastensystemen auf Basis alternativer leitfähiger Füllstoffe zur nachhaltigen Substitution von Silber als primärer Rohstoff für die Kontaktierung von Silicium Heterojunction Solarzellen, Teilvorhaben: Entwicklung von leitfähigen Druckpasten mit Kupfer und Bio-Kohlenstoff als primären Füllstoff

Description: Das Projekt 'Silver-Lining' adressiert eine der zentralen Herausforderungen für eine zukunftsorientierte PV-Fertigung, welche insbesondere für die Produktion von Si Heterojunction-Solarzellen und Modulen in Deutschland besonders kritisch ist. Das Problem hat seinen Ursprung in der Frage nach einer weiteren Skalierbarkeit bei anhaltender Nutzung von Silber als primären leitfähigen Rohstoff zur Kontaktierung der Solarzelle. Eine weitere Skalierung in Multi-Terawatt Dimensionen mit der weltweiten Fördermenge von Silber kaum vereinbar ist. Das Siebdruckverfahren ist der dominierende Metallisierungsprozess und ist aufgrund seiner robusten, flexiblen und sich schnell entwickelnden Steigerung des Produktionsdurchsatzes, sowie rapiden Reduktion der Strukturbreiten nahezu konkurrenzlos. Das Silberproblem kann also über die Entwicklung von Siebdruck-Pasten mit alternativen leitfähigen Füllstoffen gelöst werden. Zur Reduktion des Silbereinsatzes werden Kupfer-basierte Partikelsysteme mit dünner Silberbeschichtung mit einem maximalen Ag-Anteil von 15%-25% entwickelt. Die darauf aufbauenden Pastensysteme werden für die vorderseitige Feinlinien-Metallisierung von SHJ Präkursoren eingesetzt. Des Weiteren wird für die Rückseitenkontaktierung von SHJ Solarzellen leitfähiger klimafreundlicher Bio-Kohlenstoff als Füllstoff entwickelt, da die Nutzung von Kupfer als Ersatzmaterial für Silber langfristig selbst kritisch hinsichtlich der Nachhaltigkeit im Zuge des Klimawandels zu bewerten ist. Die vielversprechenden Pastenrezepturen werden in der Pilot-Zellfertigung von Meyer Burger erprobt.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Silber ? Kupfer ? Silizium ? Solarzelle ? Substitution von Rohstoffen ? Rohstoff ? Klimawandel ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-04-01 - 2026-03-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Development of conductive printing pastes with copper and biocarbon as primary fillers
  Description: The project 'Silver-Lining' addresses one of the central challenges for a future-oriented PV manufacturing, which is particularly critical for the production of Si heterojunction solar cells and modules in Germany. The problem originates from the question of further scalability with continued use of silver as the primary conductive raw material for solar cell contacting. Further scaling in multi-terawatt dimensions is hardly compatible with the worldwide production volume of silver. Screen printing is the dominant metallization process and is virtually unrivaled due to its robust, flexible and rapidly evolving increase in production throughput, as well as rapid reduction in structure widths. The silver problem can therefore be solved by developing screen printing pastes with alternative conductive fillers. To reduce the silver input, copper-based particle systems with thin silver coatings with a maximum Ag content of 15%-25% are being developed. The paste systems based on these are used for the front fine line metallization of SHJ precursors. Furthermore, conductive climate-friendly biocarbon is being developed as a filler for the backside contacting of SHJ solar cells, since the use of copper as a substitute material for silver is itself critical in the long term in terms of sustainability in the wake of climate change. The promising paste formulations are being tested in Meyer Burger's pilot cell production. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1126970

Status

Aktiv

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