Die Forschenden nutzen eine dünne laserstrukturierte Aluminiumschicht als Maskierung für die galvanische Abscheidung der elektrischen Leiterbahnen. Der Prozess ist nicht nur kosteneffizient, sondern auch umwelt- und ressourcenschonend: »Mit unserer Aluminiummaskierung anstelle des üblicherweise verwendeten Fotolacks zur Strukturierung der Leiterbahnen vermeiden wir organisch verunreinigte Abwässer, die nur sehr aufwändig und kostenintensiv aufgereinigt werden können«, erklärt Markus Glatthaar, Abteilungsleiter Vorentwicklung Höchsteffiziente Silicium-Solarzellen am Fraunhofer ISE. »Aluminium lässt sich relativ leicht aus dem Abwasser filtern und die geringe Menge, die bei unserem Prozess anfällt, kann man vollständig recyceln«.

Neue Technologie für das Rolle-zu-Rolle-Verfahren
Mit der Technologie lassen sich biegsame und transparente organische Solarzellen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren herstellen, die in unterschiedlichste Anwendungen integrierbar sind. So konnte das Team mit der neu entwickelten Prozessfolge bereits 20 µm breite, galvanisch verstärkte Leiterbahnen auf Foliensubstraten für flexible organische Solarzellen herstellen. Ein zweites Anwendungsszenario zielt auf die Herstellung neuartiger, hocheffizienter Hetero-Junction-Solarzellen ab: Die im LEO-Verfahren entwickelte kalte Metallisierung könnte deren Herstellung künftig deutlich kostengünstiger machen. »Die Metallisierung war bislang ein Knackpunkt, da die Hetero-Junction-Solarzellen den Hochtemperaturprozess, der heute für Standardsolarzellen verwendet wird, nicht vertragen«, erläutert Markus Glatthaar. Der Wissenschaftler hofft, dass sich diese Hochleistungssolarzellen mit dem neuen Herstellungsverfahren schneller am Markt etablieren können.

Forschung im Zeichen der Nachhaltigkeit
Die beiden Forschenden verbindet eine starke persönliche Motivation, mit ihrer Arbeit zu mehr Nachhaltigkeit beizutragen. »Ich bin in einem tropischen Entwicklungsland aufgewachsen. Es hat mich geprägt, Dinge wie die Abholzung der Regenwälder, Brände, das Artensterben, Ausbrüche neuer Krankheiten, Hurricanes und Überschwemmungen, aber auch Dürrephasen hautnah miterlebt zu haben«, erzählt Ixchen Ilosvay, Wissenschaftlerin an der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT. Für Markus Glatthaar zeigt der Blick in die Vergangenheit, wie Forschung zur Lösung drängender Umweltprobleme beitragen kann: »Durch die konsequente Einführung entsprechender Technologien konnten das Waldsterben und das Verschwinden der Ozonschicht damals aufgehalten werden. Mit meiner Arbeit an Solarzellen und umweltschonenden Fertigungsprozessen hoffe ich meinen Beitrag zum Schutz unserer Umwelt leisten zu können.«

[1] LEO: Plattform-Technologie zur ressourcenschonenden Fertigung von Leiterbahnen auf grossflächigen mit Elektronik bestückten Oberflächen

Text: Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme ISE