Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Deutschland haben erstmals ein Masken-Substrat-Verfahren zur Vorderseitenmetallisierung für die Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen angewendet. Mit diesem innovativen Verfahren konnten durch Optimierung des Tintenstrahldruckverfahrens für die galvanische Abscheidung von Fotolack Kupferelektroden mit einer Größe von nur 15 Mikrometern hergestellt werden.

Der korrespondierende Autor der Studie, Jörg Schube, erklärte gegenüber dem *PVJ*-Magazin: „Diese Arbeit ist in dreierlei Hinsicht innovativ: Erstens haben wir durch Optimierung des Tintenstrahldruckverfahrens für die galvanische Abscheidung von Fotolack Kupferelektroden mit einer Größe von nur 15 Mikrometern und einem Aspektverhältnis von etwa 1 erreicht. Zweitens haben wir ein Verfahren entwickelt, um Kupferelektroden direkt auf ein ITO-beschichtetes Substrat abzuscheiden und eine ausreichend hohe mechanische Haftung zu erzielen. Drittens haben wir gezeigt, dass Maskierungs- und Galvanisierungstechniken für Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen anwendbar sind, ohne die Perowskit-Tandemstruktur wesentlich zu beschädigen.“ Co-Autor Roman Keding ergänzte: „Die Anwendungsmöglichkeiten dieses Durchbruchs reichen weit über die Photovoltaik hinaus. Dasselbe Verfahren kann fotolithografieabhängige Anwendungen wie Siliziumkarbid- und Silizium-basierte Leistungschips verbessern und dadurch die Produktionseffizienz und Ressourcennutzung steigern.“ Diese Technologie zur Metallisierung von Solarzellen nutzt ein Maskierungs- und Galvanisierungsverfahren. Zunächst wird durch Tintenstrahldruck eine präzise Fotolackmaske erzeugt, gefolgt von einer Galvanisierung mit Kupfer oder Nickel zur Herstellung ultrafeiner Kontakte. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung extrem schmaler Metallleitungen, wodurch Lichtverluste durch Abschattung reduziert und der Wirkungsgrad verbessert werden. Gleichzeitig werden die Materialkosten durch den Ersatz von Silber durch Kupfer deutlich gesenkt.

Mithilfe dieser Technologie zur Metallisierung von Solarzellen fertigte das Forschungsteam eine Heteroübergangszelle der Größe M6 mit einem Wirkungsgrad von 22,5 %. Darüber hinaus entwickelte das Team eine 1,21 Quadratzentimeter große Perowskit-Silizium-Tandemzelle, die unter Standardbeleuchtung einen Wirkungsgrad von 19,35 % erreichte. Dies ist der höchste Wert, der bisher mit vergleichbaren Zellen unter Verwendung galvanischer Frontseitenmetallisierung erzielt wurde.