Kilde: fraunhofer
Sammen med sine prosjektpartnere har forskere ved Photovoltaic Technology Evaluation Center PV-TEC ved Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE i Freiburg lyktes i å forbedre den tradisjonelle skjermtrykkprosessen for finlinjemetallisering av silisiumsolceller. Ved hjelp av spesialutviklede finlinjeskjerminger kunne prosjektgruppen lage kontaktfingre med en bredde på bare 19 um og en høyde på 18 um i et enkelt trykktrinn. Dette betyr at opptil 30 prosent mindre sølv er nødvendig, noe som igjen fører til en betydelig reduksjon i produksjonskostnadene.
Solicon-solceller er avhengige av metallelektroder på forsiden og baksiden for å bære den elektriske energien som genereres i halvledermaterialet fra lysbestråling. For dette formål blir en flatskjerm-utskriftsprosess vanligvis brukt til å skrive ut et fint kontaktnett på fremsiden av cellen. Dette rutenettet skal blokkere så lite som mulig av den aktive celleoverflaten fra å bli utsatt for lys og må være tilstrekkelig ledende til å holde solcellenes seriemotstand. Den teknologiske utfordringen i silketrykkprosessen ligger i å skape de smaleste kontinuerlige kontaktfingrene med tilstrekkelig høyde for god lateral konduktivitet. Trykking av ekstremt fine kontaktfinger krever bruk av høyt konstruerte spesialiserte skjermer og metalliseringspastaer i tillegg til fullstendig mestring av silketrykkmetalliseringsprosessen.
" Vi har klart å redusere kontaktfingrenes bredde til mindre og jobbe sammen med industripartnere innen finjustering av silketrykkmetallisering, spesielt med skjermprodusentene Koenen GmbH og Murakami Co. Ltd. og skjermkjemisk leverandør Kissel + Wolf GmbH. enn 20 mikrometer - en reduksjon på 30 til 40 prosent sammenlignet med dagens bransjestandard, forklarer Dr.-Ing. Andreas Lorenz, prosjektleder i Printing Technology-gruppen ved Fraunhofer ISE. Innovative finmasket skjermer ble brukt i metalliseringen av passiverte emitter og bakkontakt (PERC) solceller i to uavhengige testserier. Ved bruk av en slik skjerm ble det mulig å lage kontaktfinger med en bredde på bare 19 um og en høyde på 18 um i et enkelt utskriftstrinn. Ikke bare er kontaktfingrene ekstremt smale, deres elektriske egenskaper er også enestående. Når de er integrert i moduler - spesielt med nyere teknologier som multibanelkoblingsforbindelse med 8 til 15 samleskinner - muliggjør de en betydelig reduksjon av strømtapet i kontaktfingrene. Disse nyutviklede silketrykkprosessene krever opptil 30 prosent mindre sølv sammenlignet med den nåværende industristandarden med en kontaktfingerbredde på omtrent 30 um.
Som en del av eksperimentet ble PERC solceller metallisert ved bruk av de optimale skjermparametrene; en nominell fingerbredde på 24 um ble valgt på grunn av begrensningen med hensyn til det tilgjengelige antall samleskinner på solcellen (i dette tilfellet 5). Den beste PERC-solcellen i denne testserien oppnådde en virkningsgrad på h = 22,1%.
" Ved å bruke høyt konstruerte skjerm- og limsystemer for finlinjemetallisering kan det være mulig å begynne å produsere solceller med nesten usynlige kontaktfinger i industriell skala i nær fremtid. Dette ville representere en stor fordel for applikasjoner i integrerte solcelledeksler, der det er etterspurt estetiske, homogene modulflater, sier Dr. Florian Clement, leder for avdeling for produksjonsteknologi - struktur og metallisering ved Fraunhofer ISE.
Resultatene fra disse testseriene blir presentert på to kommende PV-konferanser - den 36. EU PVSEC i Marseille, Frankrike, og den 29. PVSEC i Xi'an, Kina.
Samarbeidsprosjektet "FINALE", som fokuserer på utviklingen av finlinjede silketrykkprosesser og hvor forskerne delvis oppnådde disse resultatene, ble finansiert av det tyske forbundsdepartementet for økonomiske anliggender og energi BMWi og gjennomført i samarbeid med industripartnerne Koenen GmbH , Kissel + Wolf GmbH og Wickon Hightech GmbH.
Ytterligere finlinjetrykkresultater som presenteres her ble realisert i et samarbeid mellom Murakami Co. Ltd. og Fraunhofer ISE.
