該研究項目負責人Andreas Lorenz表示：“在這項研究中，弗勞恩霍夫ISE研究了幾種在HJT太陽(yáng)能電池上使用絲網(wǎng)印刷銀銅和銅漿的金屬化方法。我們的目標是一方面大幅降低銀的消耗，另一方面通過(guò)確保絲網(wǎng)印刷金屬化圖案具有非常好的光學(xué)和電學(xué)性能來(lái)獲得高轉換效率。”
據洛倫茲介紹，如果能夠在電池正面使用銀含量降低的漿料實(shí)現非常細的線(xiàn)條，而背面使用純銅漿料則可大大減少銀的用量，甚至完全避免銀的用量，那么就有可能實(shí)現提出的目標。
他補充道：“為了在絲網(wǎng)印刷中實(shí)現如此精細的線(xiàn)條，采用具有超細網(wǎng)格的新型絲網(wǎng)配置有利于實(shí)現超精細且均勻的接觸。我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)模型，用于計算、比較和優(yōu)化不同絲網(wǎng)配置下銀的有效利用率。結果表明，使用由銀和銅制成的新型網(wǎng)格配置的金屬化漿料替代純銀漿料，銀的有效利用率可提高2倍。”
研究人員利用弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統研究所 (Fraunhofer ISE) 的 GridMaster 仿真工具，對不同的金屬化方案進(jìn)行了一系列模擬，旨在實(shí)現銀耗量最低的高效太陽(yáng)能電池。實(shí)驗表明，傳統的正反面銀漿金屬化工藝可以逐步被銀銅漿和純銅漿取代，并且可以使用日本編織絲網(wǎng)供應商 Asada Mesh, Co. Ltd. 提供的新型超細網(wǎng)篩，印刷出開(kāi)口尺寸最小可達 13 微米的超細線(xiàn)金屬化圖案。
“正面采用銀銅漿料，背面采用純銅漿料，并結合優(yōu)化的細線(xiàn)印刷工藝，我們得以生產(chǎn)出高效的異質(zhì)結太陽(yáng)能電池，銀耗僅為每瓦1.4毫克，”洛倫茲解釋說(shuō)。“這意味著(zhù)，我們首次成功實(shí)現了銀耗低于每瓦2毫克的長(cháng)期目標。”
研究還發(fā)現，這些太陽(yáng)能電池的效率甚至高于銀金屬化參考電池，且銀的消耗量極低。“采用銀銅和銅金屬化的銀節省電池，效率相對提高了0.9%，”弗勞恩霍夫ISE研究員Sebastian Pingel說(shuō)道。“我們之所以能取得這一成果，是因為我們用銀銅代替銀，在正面打印了更細的線(xiàn)條，開(kāi)口為17微米而不是20微米，并在背面打印了銅代替銀。”
當被問(wèn)及制造成本的潛在改進(jìn)時(shí)，Lorenza 表示：“很遺憾，我們還沒(méi)有針對具體電池進(jìn)行計算。這并非不可能，但并非易事，因為要進(jìn)行可靠的 COO 分析，必須考慮整個(gè)生產(chǎn)流程。然而，成本節約潛力巨大，因為銀金屬化成本在總成本中占了相當大的比重。”
他總結道：“弗勞恩霍夫ISE的進(jìn)一步活動(dòng)將集中于進(jìn)一步減少印刷手指的寬度，并評估模塊中新型金屬化的可靠性和長(cháng)期穩定性。”
最近，該研究團隊還展示了如何通過(guò)使用基于銀、銀包覆銅或純銅顆粒的低溫漿料進(jìn)行絲網(wǎng)印刷來(lái)降低異質(zhì)結(HJT)電池的銀耗。他們的研究成果發(fā)表在最近發(fā)表于《太陽(yáng)能材料與太陽(yáng)能電池》雜志的論文《從銀基到銅基絲網(wǎng)印刷SHJ太陽(yáng)能電池的轉變》中。
