Australisches Cleantech-Startup hat einen Weg gefunden, Kupfer sicher auf Solarzellen zu kleben.
Dem australischen Cleantech-Unternehmen SunDrive ist ein bedeutsamer Durchbruch gelungen: In der vergangenen Woche meldeten die Australier einen Weltrekord in der Effizienz von Solarzellen: 25,54 Prozent hat das deutsche Institut für Solarenergieforschung in Hameln ermittelt. Dabei hat SunDrive möglicherweise ein wichtiges Problem der Photovoltaik gelöst: Statt teurem Silber setzt das Unternehmen günstiges Kupfer ein.
Die Geschichte von SunDrive ist ganz nach dem Geschmack der Erzählungen von Startups, die die ersten Schritte in Garagen gemacht haben. So war es auch bei Vince Allen, der sich in einer Garage in Sydney vor sieben Jahren daran machte, teures Silber durch günstiges Kupfer bei Solarzellen zu ersetzen. Allen war damals Doktorand an der University of New South Wales.
In der Geschichte der Photovoltaik waren zuvor immer wieder Versuche gescheitert, Silber zu ersetzen. Doch Allen gelang es, eine Technik zu finden, die die Veränderung möglich macht – auf der Grundlage dieser Idee entstand im Jahr 2015 das Cleantech-Startup SunDrive Solar. Vergangene Woche, also viele Jahre später, schließlich der offizielle Beweis: Rekord-Wirkungsgrade auf Zellebene sind auch mit Kupfer im Herzen der Zelle möglich.
Fast sämtliche Solarmodule heutiger Generation bestehen aus photovoltaischen Zellen, die aus Siliziumscheiben hergestellt werden. Um diesen Solarzellen Strom zu entlocken, kommt es gewöhnlich zur Verschmelzung mit Metallkontakten. Diese sind in der Regel aus Silber. Vorteil: Es ist leicht zu verarbeiten und stabil. Um das zu ermöglichen, wird ein Siebdruckverfahren angewendet: Eine dickflüssige Silberpaste wird durch ein Netz auf die Siliziumzellen gedrückt – in einem festen Muster. Die dünnen Linien, die quer über die Zelle verlaufen, sind genau diese Metallelektroden.
Silber-Problem der Solarindustrie
Doch Silber ist teuer: 20 Prozent der Jahresproduktion von sogenanntem Industriesilber geht heute in die Produktion von Solarzellen. Der Anteil von Silber an Solarzellen-Preisen liegt bei gewaltigen 15 Prozent. Während Kupfer für 9.000 Dollar pro Tonne zu haben ist, kostet Silber der gleichen Menge 770.000 Dollar. Geht der Solarboom weiter, könnte Silber der entscheidende, beschränkende Faktor werden.
Kupfer wird aber bislang nicht in Herstellung von Solarmodulen eingesetzt, weil es sich nicht für die gewöhnlichen Herstellungsverfahren eignet, weil es nicht besonders gut an den Zellen haftet. Zugleich besteht das Problem, das Kupfer leichter oxidiert, was die Fähigkeit zur Leitung von Strom eingeschränkt.
SunDrive ist es nun gelungen, dünne Bahnen aus Kupfer sicher auf Solarzellen zu kleben. Um diesen Weg zu finden, tüftelte Allen in der Garage über Jahre an Maschinen, die ein von ihm selbst erzeugtes, flüssiges Kupfergemisch enthielten, und in der Lage waren, das Material auf Solarzellen aufzutragen.
Sinkende Kosten für Solarzellen
Wie immer bei solchen Forschungserfolgen auf Zellebene bleibt die Frage, inwieweit der Erfolg reproduzierbar und skalierbar sind wird. Würde das gelingen, könnten die Kosten für Solarzellen weiter sinken und die Industrie unabhängiger werden von Silber. Zum Vergleich: Kupfer ist um den Faktor 100 günstiger als Silber. Das theoretische Potenzial der Erfindung von SunDrive Solar dementsprechend gewaltig.
Um die Marktreife in realen Solarmodulen hinzubekommen, hat SunDrive bei Blackbird Ventures und weiteren Investoren insgesamt 7,5 Millionen Dollar Venture Capital eingeworben. Darüber hinaus wird SunDrive von Branchen-Veteranen und aus Fördertöpfen der australischen Politik unterstützt.
Genau diese Massenproduktion hinzubekommen, wird nun der nächste Schritt von SunDrive sein müssen: Aus einer Hochleistungszelle aus dem Labor müssen 10.000 Hochleistungszellen werden, die in einem mehrstündigen Produktionslauf hergestellt werden können. Möglicherweise wird SunDrive dazu Kooperationen mit großen Herstellern eingehen. Denkbar ist, teilweise fertige Solarzellen zu kaufen, und sie mit dem Kupferverfahren fertigzustellen.
Gelingt dieser nächste Schritt, könnte es der Solarindustrie einen entscheidenden Schub verleihen, und das große Silberproblem endlich lösen. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg.
Martin Ulrich Jendrischik, Jahrgang 1977, beschäftigt sich seit mehr als 15 Jahren als Journalist und Kommunikationsberater mit sauberen Technologien. 2009 gründete er Cleanthinking.de – Sauber in die Zukunft. Im Zentrum steht die Frage, wie Cleantech dazu beitragen kann, das Klimaproblem zu lösen. Die oft als sozial-ökologische Wandelprozesse beschriebenen Veränderungen begleitet der Autor und Diplom-Kaufmann Jendrischik intensiv. Als „Clean Planet Advocat“ bringt sich der gebürtige Heidelberger nicht nur in sozialen Netzwerken wie Twitter / X oder Linkedin und Facebook über die Cleanthinking-Kanäle ein.