Dünnschicht-Photovoltaik: Helmholtz-Zentrum Berlin entwickelt Tintendruck-Verfahren für Kesterit-Solarzellen

Ein Team aus dem Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) hat ein neues Verfahren entwickelt, um mit einer speziellen Tinte Kesterit-Absorberschichten (CTZSSe) Tropfen für Tropfen auszudrucken.

Solarzellen mit derart produzierten Absorberschichten erreichten Wirkungsgrade von 6,4 %, berichtet das HZB. Auch wenn dies noch deutlich unter den Rekordwerten für Kesterit-Solarzellen liege, sei das Tintendruck-Verfahren interessant für die industrielle Produktion, da es extrem ökonomisch sei und kaum Abfälle erzeuge.
Ein Tintendrucker platziert das Material genau dort, wo es benötigt wird. Daher könnte dieses Verfahren die Materialkosten deutlich senken. Zudem sei es auch für Rolle-zu-Rolle-Beschichtungen bei der industriellen Massenfertigung einsetzbar, betonen die Forscher.

Kesterit-Tinte für das Aufschleuderverfahren verbessert
Dr. Xianzhong Lin vom Institut für Heterogene Materialsysteme hat mit einer Kesterit-Tinte gearbeitet, die ursprünglich entwickelt wurde, um auf ein rotierendes Substrat aufgeschleudert zu werden. Dabei wird allerdings ein erheblicher Teil der wertvollen Ausgangsmaterialien verschwendet. Lin optimierte die Kesterit-Tinte für das neue Tintendruck-Verfahren. Dabei gelang es ihm, die Viskosität der Tinte so zu beeinflussen, dass sie perfekt zum Produktionsverfahren passte, bei dem der Tintendruckkopf schrittweise über das Substrat geführt wird.

Ökonomisch und ökologisch: Kaum Abfall
„Der große Vorteil des Tintendruckverfahrens besteht darin, dass vergleichsweise wenig Material verloren geht: So sind weniger als 20 Mikroliter Tinte nötig, um eine Fläche von rund 6,5 Quadratzentimetern mit einer Kesterit-Schicht von einem Mikrometer zu beschichten“, erklärt Lin. “Auch wenn der Wirkungsgrad jetzt noch weit von den 12,7 % entfernt ist, die Kesterit-Zellen erreichen können, sehen wir in diesem Verfahren enorme Chancen für die industrielle Massenproduktion.”
Das Team arbeitet nun daran, das Verfahren zu optimieren und den Wirkungsgrad zu steigern. Ziel ist es, komplette Solarzellen auszudrucken, ohne auf teure Vakuum-Technologie angewiesen zu sein. „Die Arbeit zeigt einen neuen Weg, um einfach, preiswert und umweltfreundlich Dünnschicht-Solarzellen auf Kesterit-Basis zu produzieren“, sagt Institutsleiterin Prof. Dr. Martha Lux-Steiner.

07.05.2015 | Quelle: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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