de.wedoany.com-Bericht: US-amerikanische Forscher haben erfolgreich eine TOPCon-Solarzelle mit Kupferkontakten entwickelt, die einen Wirkungsgrad von 24,3 % erreicht. Die Technologie verwendet einen laserunterstützten Kontaktoptimierungsprozess, wobei auf der Rückseite kupferhaltige Siebdruckpaste und auf der Vorderseite weiterhin Silberkontakte für den Bor-Emitter eingesetzt werden.
Die Forscher verwendeten eine spezielle Kupferpaste des Unternehmens Bert Thin Films, die sich in Luft siebdrucken und brennen lässt und durch die Bildung einer dünnen Kupferoxidschicht die Kupferdiffusion unterdrückt. Die Zellfertigung basiert auf einem standardmäßigen n-dotierten Wafer, wobei die Vorderseite mit Silberpaste bei 700 °C gebrannt wird. Die Kupferpaste auf der Rückseite wird bei niedrigeren Temperaturen von 500–600 °C verarbeitet, um eine Kupferwanderung zu verhindern.
Der korrespondierende Autor Young Woo Ok erklärte: „Alle in dieser Studie verwendeten Werkzeuge und Prozesse werden bereits in der Photovoltaik-Industrie eingesetzt. Es muss lediglich die Silberpaste durch Kupferpaste ersetzt werden. Das Verfahren kann als Plug-and-Play-Alternative zu Silberkontakten in der Produktion dienen.“
Das Forschungsteam optimierte die Parameter systematisch und fand heraus, dass bei Brenntemperaturen von 530–535 °C die beste Leistung erzielt wird. Nach der LECO-Behandlung sank der spezifische Kontaktwiderstand von etwa 300 mΩ·cm² deutlich auf etwa 10 mΩ·cm². Die optimierte TOPCon-Solarzelle mit Kupferkontakten erreichte einen Wirkungsgrad von 24,3 %, was nur 0,2–0,3 % unter dem einer Zelle mit reinen Silberkontakten liegt.
Die Wissenschaftler betonten: „Diese hocheffiziente, siebgedruckte n-TOPCon-Zelle mit Kupferkontakten bietet eine einzigartige Gelegenheit, die sehr teuren Silberkontakte auf n-TOPCon durch kostengünstigere, siebdruckbare Kupfermetallpasten zu ersetzen.“ Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Solar Energy Materials and Solar Cells“ veröffentlicht. Beteiligt waren das National Renewable Energy Laboratory des US-Energieministeriums, das Georgia Institute of Technology und Bert Thin Films.
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