Entwicklung eines elektrisch hochleitfähigen Klebstoffes mit geringem Silberanteil für die Herstellung von Solarmodulen

Aufgrund des vom Menschen verursachten Klimawandels hat die Energiegewinnung aus erneuerbaren Quellen in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Zu den erneuerbaren Energien zählt neben Windenergie, Biomasse, Geothermie und Wasserkraft auch die Photovoltaik. Der Großteil der eingesetzten Solarzellen sind Silizium-Solarzellen. Diese werden hauptsächlich durch löten elektrisch und mechanisch zu Solarmodulen verbunden. Aufgrund der hohen Temperaturen und der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Lötzinn und Silizium ist die Solarzelle dabei einer hohen thermomechanischen Belastung ausgesetzt. Für einige Anwendungen wie beispielweise bei der Verbindung von Dünnfilm-Solarzellen ist Löten daher nicht geeignet.

Als Alternative für die Verbindung von Solarzellen können elektrisch leitfähige Klebstoffe dienen. Die elektrische Leitfähigkeit wird hierbei durch im Klebstoff dispergierte Silberpartikel gewährleistet. Bei den derzeit eingesetzten Klebstoffen liegt der Silberanteil meist über 50 Gew.%. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit soll durch ein innovatives Pastenkonzept der Silberverbrauch deutlich reduziert werden, ohne die elektrische Leitfähigkeit und die Adhäsionskraft zu verschlechtern. Dafür werden Pasten gemäß dem Konzept der Kapillarsuspensionen hergestellt, sodass sich leitfähige Netzwerkstrukturen schon bei einen deutlich geringeren Partikelvolumenanteil bilden, als dies bei Suspensionen geschieht, in denen die anziehenden Partikelwechselwirkungen vor allem auf Van-der-Waals-Kräften basieren. Zudem sollen die Fließeigenschaften der Paste für den Siebdruck optimiert werden, so dass der neue Klebstoff in schon bestehende Herstellungsprozesse integriert werden kann. Ziel des Vorhabens ist es, Ressourcenverbrauch und Kosten für die Herstellung von Solarzellen weiter zu reduzieren, um so die Nutzung der Photovoltaik für die Erzeugung elektrischer Energie voranzubringen.