Sursa: fraunhofer
Împreună cu partenerii lor de proiect, oamenii de știință de la Centrul de Evaluare a Tehnologiei Fotovoltaice PV-TEC de la Institutul Fraunhofer pentru Sisteme de Energie Solară ISE din Freiburg au reușit să îmbunătățească procesul tradițional de serigrafie pentru metalizarea liniei fine a celulelor solare de siliciu. Folosind ecrane de linie fină dezvoltate special, echipa de proiect a fost capabilă să creeze degete de contact cu o lățime de doar 19 µm și o înălțime de 18 µm într-o singură etapă de imprimare. Aceasta înseamnă că este nevoie de până la 30% mai puțin argint, ceea ce la rândul său duce la o reducere semnificativă a costurilor de fabricație.
Celulele solare din siliciu se bazează pe electrozii metalici de pe părțile lor din față și din spate pentru a transporta energia electrică generată de materialul semiconductor din iradiere ușoară. În acest scop, un proces de imprimare cu ecran plat este de obicei utilizat pentru a imprima o grilă de contact fină în partea frontală a celulei. Această grilă ar trebui să blocheze cât mai puțin suprafața celulei active de la expunerea la lumină și trebuie să fie suficient de conductivă pentru a menține rezistența seriei celulelor solare scăzută. Provocarea tehnologică în procesul de serigrafie constă în crearea celor mai înguste posibile degete de contact continuu, cu o înălțime suficientă pentru o bună conductibilitate laterală. Tipărirea degetelor de contact extrem de fine necesită utilizarea unor ecrane specializate și a unor paste de metalizare, în plus pentru a stăpâni complet procesul de metalizare a serigrafiei.
„ Lucrând împreună cu partenerii din industrie în metalizarea serigrafiei în linie fină, în special cu producătorii de ecrane Koenen GmbH și Murakami Co. Ltd., precum și cu furnizorul de produse chimice pentru ecran Kissel + Wolf GmbH, am reușit să reducem lățimea degetelor de contact la mai puțin peste 20 micrometri - o reducere de 30 până la 40 la sută în comparație cu standardul actual al industriei ”, explică Dr.-Ing. Andreas Lorenz, manager de proiect în cadrul grupului Tehnologia imprimării la Fraunhofer ISE. Ecrane inovatoare cu plasă fină au fost utilizate în metalizarea celulelor solare de contact emițător pasivat și contact posterior (PERC) în două serii de teste independente. Utilizarea unui astfel de ecran a făcut posibilă crearea degetelor de contact cu o lățime de doar 19 um și o înălțime de 18 um într-o singură etapă de imprimare. Nu numai că degetele de contact sunt extrem de înguste, ci și proprietățile lor electrice sunt deosebite. Atunci când sunt integrate în module - în special cu tehnologii mai noi, cum ar fi interconectarea cu mai multe bare cu 8 - 15 bare - acestea permit o reducere notabilă a pierderii de putere a degetelor de contact. Aceste procese de serigrafie recent dezvoltate necesită cu până la 30% mai puțin argint în comparație cu standardul actual al industriei, cu o lățime a degetului de contact de aproximativ 30 μm.
Ca parte a experimentului, celulele solare PERC au fost metalizate folosind parametrii optimi ai ecranului; a fost selectată o lățime nominală a degetului de 24 um datorită limitării numărului de bare disponibile pe celula solară (în acest caz 5). Cea mai bună celulă solară PERC din această serie de teste a obținut o eficiență de h = 22,1%.
„ Folosind sisteme de lipire și lipire extrem de proiectate pentru metalizarea liniei fine, ar putea fi posibil să înceapă fabricarea de celule solare cu degete de contact aproape invizibile la scară industrială în viitorul apropiat. Acest lucru ar reprezenta un avantaj mare pentru aplicațiile în fotovoltaică integrată, unde sunt solicitate suprafețe de module estetice, omogene ”, spune dr. Florian Clement, șeful departamentului Tehnologie de producție - Structurare și metalizare la Fraunhofer ISE.
Rezultatele acestor serii de teste vor fi prezentate la două conferințe PV viitoare - a 36-a PVSEC UE la Marsilia, Franța și a 29-a PVSEC la Xi'an, China.
Proiectul de colaborare „FINALE”, care vizează dezvoltarea proceselor de tipărire prin linie fină și în care cercetătorii au obținut parțial aceste rezultate, a fost finanțat de Ministerul Federal german pentru afaceri economice și energie BMWi și realizat în colaborare cu partenerii din industrie Koenen GmbH , Kissel + Wolf GmbH și Wickon Hightech GmbH.
Rezultatele ulterioare ale serigrafiei, care sunt prezentate aici, au fost realizate în cadrul unei cooperări între Murakami Co. Ltd. și Fraunhofer ISE.