Am Abend des 19. November fand die alljährliche Mitgliederversammlung der Gesellschaft zur Förderung des Instituts für Solarenergieforschung e.V. statt. Der Verein bot auch in diesem Jahr einen öffentlichen Fachvortrag an. Dieses Jahr durften wir Herrn Dipl.-Ing. Oliver Nacke (ARCHEA New Energy) als Referenten begrüßen, welcher die aktuelle Entwicklung regionaler Energieprojekte im Weserbergland vorstellte. Er zeigte, wie sich Strom- und Wärmeversorgung in ländlichen Räumen neu organisieren lassen und welche technischen Konzepte vor Ort bereits umgesetzt werden.
Dezentrale Energieversorgung im Weserbergland
Oliver Nacke gab einen Überblick über seine Arbeit in der Biogas- und Photovoltaikbranche. Automatisierte Speichersteuerungen und KI-gestützte Optimierungen gehören zu den aktuellen Entwicklungsschritten.
Der Schwerpunkt seines Vortrags lag auf konkreten Projektbeispielen. Dazu gehört die Auenlandklinik Bad Bramstedt, die eine PV-Leistung von 4 Megawatt, 1 Megawatt Agri-PV, große Stromspeicher und eine 2-Megawatt-Wärmepumpe kombiniert. Das Konzept senkt die Kosten und reduziert den CO₂-Ausstoß um rund 2000 Tonnen pro Jahr.
Weitere vorgestellte Projekte zeigten, wie Landwirtschaft und Energieproduktion zusammengeführt werden. Agri-PV-Anlagen mit bis zu 999 kWp erzeugen Strom und sichern gleichzeitig Ackerbauflächen. Biodiversitätsflächen steigern die Artenvielfalt und erzeugen parallel bis zu 500 kWp Solarstrom. Auf einem Pilotfeld in Heßlingen kehrten Arten wie Neuntöter und Rebhuhn zurück, nachdem die Fläche zuvor als Maisacker genutzt wurde.
Automatisierung für silberfreie Photovoltaik-Module
Im Zuge der Mitgliederversammlung, wurde auch das Fördervorhaben des laufenden Kalenderjahres vorgestellt. Das ISFH arbeitet an Verfahren, die die Kontaktierung von Solarzellen ohne Silbermetallisierung ermöglicht. Die Förderung des ISFH-Fördervereins hat dafür einen Roboter bereitgestellt, der in der Promotion von Malte Brinkmann eine zentrale Rolle spielt.
Der Roboter führt die Prozessschritte des Ultraschalllötens auf silberfreie Solarzellen automatisch aus. Er, setzt Lötpunkte reproduzierbar und ermöglicht erhöhte Prozesskontrolle und Versuchsreihen mit hohem Durchsatz. Malte Brinkmann untersucht damit, wie sich Aluminium zuverlässig verschalten lässt und welche Prozessparameter stabile Verbindungen erzeugen.
Mitglieder des Fördervereins konnten sich bei einer Führung ein Bild davon machen, wie das System arbeitet und wie es die Forschung beschleunigt. Die Unterstützung schafft die Grundlage für automatisierte Prozessketten, die den Materialeinsatz in PV-Modulen reduzieren.
Fortschritte bei der Silberreduktion in der Photovoltaik
Silber spielt in der Photovoltaik eine zentrale Rolle. PERC+ Solarzellen nutzen das Edelmetall an der Vorderseite. Auf der Rückseite wird kostengünstigeres Aluminium verwendet. Auch auf effizienteren Zelltechnologien soll Silber reduziert oder ersetzt werden. Weil die Oxidschicht von Aluminium das übliche Löten aber verhindert besteht Forschungsbedarf. Die Forschung des ISFH zeigt, dass Ultraschalllöten die Oxidschicht aufbricht und eine metallische Verbindungermöglicht. Haftwerte bis zu 3 N/mm und geringere Serienwiderstände belegen den Erfolg. Dadurch sinkt der Silberbedarf pro Solarzelle um 20 bis 40 Prozent.
Der Roboter unterstützt diese Arbeiten, indem er jede Solarzelle reproduzierbar bearbeitet. Für die Dissertationsarbeit können Prozessschritte reproduziert und Kontaktpunkte unter stabilen Bedingungen untersucht werden.
Das ISFH bedankt sich beim Förderverein für die Bereitstellung des Roboters und den Beitrag zur Weiterentwicklung silberfreier Technologien.
Link zum Paper: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2025.3533901
Silber in der Photovoltaik
Warum wird Silber in Photovoltaik verwendet?
Silber hat eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, weswegen es als Material für die Kontaktierung der Solarzellen genutzt wird. Bei herkömmlichen Silizium-Solarzellen dienen dünne Silberpasten als Leitbahnen auf der Oberfläche. Sie transportieren den erzeugten Strom effizient und gewährleisten eine hohe Leistung der PV-Anlage. Zudem können auf Silbermetallisierungen einfache Lötprozesse angewendet werden, um einzelne Solarzellen zu einem PV Modul zu verbinden.
Wie hoch ist der Silberverbrauch in der Photovoltaik?
Der Silberverbrauch pro Watt installierter PV-Leistung lag früher bei etwa 70 mg und konnte in den letzten Jahren dank technischer Verbesserungen deutlich gesenkt werden. Aktuelle Module benötigen oft nur noch um die 20 mg Silber pro Watt. Dennoch summiert sich der Bedarf weltweit auf mehrere Hundert Tonnen jährlich, da die Photovoltaik stark wächst und weltweit installiert wird.
Potenzielle Herausforderungen
Ressourcenknappheit: Silber ist ein begrenzt verfügbarer Rohstoff. Das starke Wachstum der Photovoltaik steigert den Bedarf und schafft damit einen Anreiz, zusätzliche Materialien und Prozesse zu nutzen, die die Abhängigkeit von Silber reduzieren und die Versorgung langfristig stabil halten.
Preisvolatilität: Schwankungen im Silberpreis können die Kosten für die Herstellung von Solarzellen beeinflussen, was sich auf die Endpreise von PV-Modulen auswirkt.
Nachhaltigkeit: Der Abbau und die Verarbeitung von Silber gehen mit Umweltbelastungen einher, was den ökologischen Fußabdruck der PV-Industrie betrifft.
