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Hochleitfähige Silberpasten für Silizium-Solarzellenkontaktierung und andere Anwendungen in der gedruckten Elektronik

Hochleitfähige Silberpasten für Silizium-Solarzellenkontaktierung und andere Anwendungen in der gedruckten Elektronik
Ansprechpartner:

Karim Abdel Aal

Projektgruppe:

Arbeitsgruppe Angewandte Mechanik

Elektronische Bauteile oder Komponenten, wie beispielsweise Solarzellenfrontkontakte, werden durch Druck- und Beschichtungstechniken kostengünstig gefertigt. Eine zentrale Rolle bei der Herstellung gedruckter Elektronik spielt das Siebdruckverfahren. Hierfür werden leitfähige Pasten benötigt, deren Fließ- und Benetzungseigenschaften sorgfältig auf Substrat und Prozess abgestimmt werden müssen.

Unsere Forschung konzentriert sich auf die Metallisierung von Si-Solarzellen, Ziel ist es durch ein detailliertes Verständnis des Druckvorgangs und die Entwicklung geeigneter Pasten, die Effizienz von Solarzellen zu steigern und die Herstellkosten für die Zellen zu reduzieren.

Einerseits sollen die für das Siebdruckverfahren relevanten rheologischen Stoffeigenschaften bestimmt werden, um darauf aufbauend konventionelle Silberpasten zu verbessern. Anderseits soll ein innovatives Pastenkonzept evaluiert und entwickelt werden, das eine signifikante Verbesserung der elektrischen Eigenschaften bei gleichzeitiger Reduktion des Silberverbrauchs erbringt. Die Pasten werden als sog. Kapillarsuspensionen, d.h. als Dreiphasen-Systeme, die zwei nicht-mischbare Flüssigkeiten enthalten, formuliert. Stabilität und Druckbarkeit der Pasten werden durch Kapillarbrücken zwischen den dispergierten Silberpartikeln gesteuert. Solche Pasten besitzen extrem hohe Lagerstabilitäten und aufgrund des geringen Agglomeratanteils im Vergleich zum Stand der Technik sehr gute Beschichtungseigenschaften. Die Zugabe nicht-flüchtiger, organischer Komponenten ist überflüssig, so dass intrinsisch eine hohe Leitfähigkeit der gesinterten Schicht gewährleistet ist. Durch die Anpassung der Fließeigenschaften soll das Drucken feinerer Linien (< 30 mm) mit hohem Aspektverhältnis, d.h. geringer Abschattung, und hoher Homogenität längs der Linie ermöglicht werden, so dass die kontaktierten Zellen einen im Vergleich zum Stand der Technik erhöhten Wirkungsgrad aufweisen. Weitere Vorteile des neuen Formulierungskonzepts sind kürzere Pasten-Produktionszeiten und einfache Anpassung der Rezeptur an wechselnde Anforderungen im Druckprozess.