Kostensenkung und mehr Unabhängigkeit: Kupfer ersetzt Silber in der Photovoltaik

Kostensenkung und mehr Unabhängigkeit: Kupfer ersetzt Silber in der Photovoltaik

Forschende des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme haben einen bedeutenden Fortschritt bei der Herstellung von Solarzellen erzielt: Durch den Einsatz galvanisierter Kupfer-Kontakte konnte der Silberbedarf von sogenannten TOPCon-Solarzellen um rund 90 % reduziert werden. Statt bislang etwa 10 bis 12 Milligramm Silber pro Watt Spitzenleistung benötigen die Zellen nun nur noch rund 1,1 Milligramm, ein entscheidender Schritt zur Senkung von Kosten und Materialabhängigkeiten.

Möglich wird dies durch ein neu entwickeltes, galvanikbasiertes Inline-Metallisierungsverfahren. Dabei übernimmt Kupfer die elektrische Leitfunktion, während eine dünne Nickelschicht als Diffusionsbarriere dient, um das Eindringen von Kupfer in die Solarzelle zu verhindern. Ein minimaler Anteil Silber bleibt lediglich als Schutz vor Oxidation erhalten. Gerade bei TOPCon-Zellen, die aktuell zu den am häufigsten produzierten Zelltypen zählen und gleichzeitig einen hohen Silberverbrauch aufweisen, eröffnet dieser Ansatz großes Einsparpotenzial.

In Zusammenarbeit mit der Industrie, unter anderem mit der RENA Technologies GmbH, wurde das Verfahren bereits erfolgreich im industriellen Maßstab getestet. Auf Inline-Galvanikanlagen gefertigte M10-TOPCon-Solarzellen erreichten Wirkungsgrade von rund 24 % und damit ein Niveau vergleichbar mit klassischen, silberbasierten Siebdruckverfahren. Auch bei zentralen Qualitätsparametern wie dem Füllfaktor sowie in Langzeitstabilitätstests konnten überzeugende Ergebnisse erzielt werden.

Bis zur breiten Markteinführung wird jedoch noch etwas Zeit benötigt: Nach Einschätzung der Forschenden könnte die Nickel-Kupfer-Galvanisierung innerhalb von zwei bis drei Jahren in die industrielle Massenproduktion integriert werden. Voraussetzung dafür sind Investitionen in entsprechende Anlagen sowie Anpassungen bestehender Produktionsprozesse.

Neben Kostenvorteilen bietet die Technologie auch strategische Chancen. Der geringere Silberbedarf reduziert die Abhängigkeit von globalen Lieferketten, insbesondere von chinesischen Herstellern von Silberpasten, die bislang für die Siebdruckmetallisierung dominieren. Kupfer hingegen ist weltweit verfügbar, und auch die benötigten Anlagen und Chemikalien stammen überwiegend von europäischen und amerikanischen Anbietern.

Parallel wird weiterhin an alternativen Metallisierungslösungen gearbeitet, etwa an kupferbasierten Pasten für den Siebdruck. Deren Einsatz ist bei TOPCon-Zellen jedoch technisch anspruchsvoller als bei anderen Zelltechnologien. Vor diesem Hintergrund gilt die galvanische Metallisierung aktuell als besonders vielversprechender Ansatz, um die Photovoltaikproduktion effizienter, kostengünstiger und resilienter zu gestalten.

(Quelle: Fraunhofer ISE 08.04.2026)