Forscher des Helmholtz Zentrums Berlin (HZB) haben ein Verfahren entwickelt, um mit einer speziellen Tinte Kesteritschichten auf ein Trägermaterial zu drucken. Ein Tintendruckkopf wird schrittweise über das Substrat geführt. Tropfen für Tropfen platzieren die Wissenschaftler so das Halbleitermaterial genau dort, wo es benötigt wird. Die auf diese Weise produzierten Solarzellen erreichen nach Angaben des HZB einen Wirkungsgrad von immerhin 6,4 Prozent.
„Auch wenn dies noch deutlich unter den Rekordwerten für Kesteritsolarzellen liegt, ist das Tintendruckverfahren interessant für die industrielle Produktion, da es extrem ökonomisch ist und kaum Abfälle erzeugt“, betonen die Forscher. Das Verfahren eignet sich schließlich in der Massenfertigung für das preiswerte Rolle-zu-Rolle-Verfahren, mit dem in kürzester Zeit große Mengen an Solarzellen hergestellt werden können.
Ursprünglich wurde die Kesterittinte entwickelt, um auf ein rotierendes Substrat aufgeschleudert und verteilt zu werden. Dieses sogenannte Spin-Coating-Verfahren ist zwar schon etabliert. Der Nachteil ist aber ein hoher Materialverlust. Diesen hat das Forscherteam um Xianzhong Lin vom Institut für Heterogene Materialsysteme am HZB minimiert, indem die Tinte nicht aufgeschleudert, sondern aufgedruckt wird.
Dazu musste Lin aber die Kesterittinte zunächst speziell für das Druckverfahren optimieren. Dabei gelang es ihm, die Viskosität der Tinte gezielt so zu beeinflussen, bis sie perfekt zum Produktionsverfahren passte. Er entwickelte einen homogenen Vorläuferfilm aus Kupfer-Zinn-Zink-Sulfid. Darauf druckt er die Kesteritschicht homogen auf. Danach werden die Solarzellen verbacken. Lin: „Der große Vorteil des Tintendruckverfahrens besteht darin, dass vergleichsweise wenig Material verloren geht.“
Auch ein Forscherteam des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) arbeitet seit Jahren daran, den Produktionsprozess für Kesteritzellen zu verbessern. Die beste Zelle erreichte im Labor einen Wirkungsgrad von 10,3 Prozent.
