Kilde: fraunhofer
Sammen med deres projektpartnere har videnskabsmænd ved Photovoltaic Technology Evaluation Center PV-TEC ved Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE i Freiburg lykkedes at forbedre den traditionelle screenprintproces til finlinjemetallisering af siliciumsolceller. Ved hjælp af specielt udviklede finlinjeskærme var projektgruppen i stand til at skabe kontaktfingre med en bredde på kun 19 um og en højde på 18 um i et enkelt udskrivningstrin. Det betyder, at der er behov for op til 30 procent mindre sølv, hvilket igen fører til en betydelig reduktion i produktionsomkostningerne.
Solcelle-solceller er afhængige af metalelektroder på deres for- og bagside for at bære den elektriske energi, der genereres i halvledermaterialet fra lysbestråling. Til dette formål bruges en fladskærm-udskrivningsproces typisk til at udskrive et fint kontaktgitter på celleens forside. Dette gitter skal blokere så lidt som muligt af den aktive celleoverflade for eksponering for lys og skal være tilstrækkelig ledende til at holde solcelle-seriens modstand lav. Den teknologiske udfordring i screenprintprocessen ligger i at skabe de snævreste mulige kontinuerlige kontaktfingre med en tilstrækkelig højde til god sideledningsevne. Udskrivning af ekstremt fine kontaktfingre kræver brug af højt konstruerede specialiserede skærme og metalliseringspastaer udover komplet beherskelse af skærmprintmetalliseringsprocessen.
”Vi arbejder sammen med branchepartnere inden for finjustering af screeningmetallisering, især med skærmproducenterne Koenen GmbH og Murakami Co. Ltd. samt skærmkemisk leverandør Kissel + Wolf GmbH, og det er lykkedes os at reducere bredden på kontaktfingrene til mindre end 20 mikrometer - en reduktion på 30 til 40 procent sammenlignet med den nuværende industristandard, ”forklarer Dr.-Ing. Andreas Lorenz, projektleder i gruppen Udskrivningsteknologi hos Fraunhofer ISE. Innovative finmasket skærme blev anvendt til metallisering af passiveret emitter og bagkontakt (PERC) solceller i to uafhængige testserier. Ved hjælp af en sådan skærm blev det muligt at skabe kontaktfingre med en bredde på kun 19 um og en højde på 18 um i et enkelt udskrivningstrin. Ikke kun er kontaktfingrene ekstremt smalle, deres elektriske egenskaber er også fremragende. Når de er integreret i moduler - især med nyere teknologier som f.eks. Multibusstangsforbindelse med 8 til 15 samleskinner - muliggør de en markant reduktion af strømtabet i kontaktfingrene. Disse nyudviklede screenprintprocesser kræver op til 30 procent mindre sølv sammenlignet med den nuværende industristandard med en kontaktfingerbredde på cirka 30 um.
Som en del af eksperimentet blev PERC solceller metalliseret under anvendelse af de optimale skærmparametre; en nominel fingerbredde på 24 um blev valgt på grund af begrænsningen med hensyn til det tilgængelige antal samleskinner på solcellen (i dette tilfælde 5). Den bedste PERC solcelle i denne testserie opnåede en effektivitet på h = 22,1%.
” Ved hjælp af højt konstruerede skærm- og indsætssystemer til finlinjemetallisering kunne det være muligt at begynde at fremstille solceller med næsten usynlige kontaktfingre i industriel skala i den nærmeste fremtid. Dette ville repræsentere en stor fordel for applikationer inden for integreret fotovoltaik, hvor der er efterspurgt æstetiske, homogene moduloverflader, ”siger Dr. Florian Clement, leder af afdelingen for produktionsteknologi - struktur og metallisering ved Fraunhofer ISE.
Resultaterne af disse testserier vil blive præsenteret på to kommende PV-konferencer - den 36. EU PVSEC i Marseille, Frankrig og den 29. PVSEC i Xi'an, Kina.
Samarbejdsprojektet "FINALE", der fokuserer på udviklingen af finline-screen screening-processer, og hvor forskerne delvist opnåede disse resultater, blev finansieret af det tyske forbundsministerium for økonomiske anliggender og energi BMWi og gennemført i samarbejde med branchepartnere Koenen GmbH , Kissel + Wolf GmbH og Wickon Hightech GmbH.
Yderligere finlinjetryk-udskrivningsresultater, der er præsenteret her, blev realiseret i et samarbejde mellem Murakami Co. Ltd. og Fraunhofer ISE.
