Kosteneffiziente Prozesse für hocheffiziente III-V/Si Tandem-Solarmodule mit mindestens 30 % Wirkungsgrad, Teilvorhaben: Entwicklung eines innovativen Klebstoffs für die Verschaltung von III-V/SI Tandem Zellen auf Basis von Kapillarsuspensionen

Description: Das in der Gruppe von Prof. Willenbacher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entdeckte Phänomen der Kapillarsuspensionen wird genutzt, um elektrisch leitfähige Klebstoffe (ECA) basierend auf Silberpartikeln und Polymerharzen, mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bei geringem Silbergehalt zu entwickeln. Der Silbergehalt soll mindestens auf die Hälfte der in kommerziell verfügbaren Klebstoffen typischen Konzentration reduziert werden ( kleiner als 40 Gew.%). Die Arbeiten am KIT umfassen die Entwicklung geeigneter ECA-Zusammensetzungen auf der Basis kommerziell verfügbarer Rohstoffe sowie das Design von Scale-up-fähigen Herstellungsprozessen. Zur Erzielung einer hohen Leitfähigkeit bei niedriger Partikelkonzentration soll die Bildung eines perkolierenden Silbernetzwerks durch die Zugabe einer kleinen Menge einer zweiten, nicht mit der Polymermatrix mischbaren Flüssigkeit induziert werden. Vorarbeiten mit Silber/Elastomer-Kompositen haben gezeigt, dass so die Perkolationsschwelle drastisch reduziert werden kann. Für die Polymermaterialien müssen jeweils geeignete Zweitflüssigkeiten gefunden werden. Darüber hinaus soll evaluiert werden, ob der Verbrauch der knappen Ressource Silber durch die Einarbeitung geeigneter Kupfer-, Nickel- oder Graphitpartikel reduziert werden kann. Die Klebstoff-Pasten werden rheologisch charakterisiert, um einerseits das Applikationsverhalten gezielt einzustellen, andererseits, um die Strukturbildung beurteilen zu können. Messungen der elektrischen Leitfähigkeit der Pasten und der ausgehärteten Klebstoffe sind die Hauptkriterien für die gezielte Einstellung der Pasten-Zusammensetzung. Die Klebstoffe werden so konzipiert, dass sie sich nahtlos in etablierte Klebstoffauftrags- und Zellverbindungsprozesse integrieren lassen. Der Klebstoff muss so gestaltet sein, dass die für Solarmodule erforderliche Langzeit- und Witterungsbeständigkeit gewährleistet ist.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Silber ? Klebstoff ? Witterungsbeständigkeit ? Partikelanzahl ? Leitfähigkeit ? Produktionstechnik ? Rohstoff ? Wirkungsgrad ? Ressourcenknappheit ?

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)
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik, Bereich Angewandte Mechanik (AME) (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Development of an innovative adhesive for the interconnection of III-V/SI tandem cells based on capillary suspensions
  Description: The phenomenon of capillary suspensions discovered in the group of Prof. Willenbacher at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) is being used to develop electrically conductive adhesives (ECA) based on silver particles and polymer resins, with high electrical conductivity at low silver content. The silver content is to be reduced to at least half of the concentration typical in commercially available adhesives (< 40 wt.%). The work at KIT includes the development of suitable ECA compositions based on commercially available raw materials as well as the design of scale-up capable manufacturing processes. To achieve high conductivity at low particle concentration, the formation of a percolating silver network is to be induced by adding a small amount of a second liquid that is immiscible with the polymer matrix. Preliminary work with silver/elastomer composites has shown that this can drastically reduce the percolation threshold. Suitable second liquids must be found for each of the polymer materials. In addition, it will be evaluated whether the consumption of the scarce resource silver can be reduced by incorporating suitable copper, nickel or graphite particles. The adhesive pastes will be characterized rheologically in order, on the one hand, to adjust the application behavior specifically and, on the other hand, to be able to assess the structure formation. Measurements of the electrical conductivity of the pastes and the cured adhesives are the main criteria for the targeted adjustment of the paste composition. The adhesives will be designed to integrate seamlessly with established adhesive application and cell bonding processes. The adhesive must be designed to provide the long-term and weathering resistance required for solar modules. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1127166

Status

Aktiv

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