Forrás: fraunhofer
Projektpartnereikkel együtt a Freiburgi ISE Fraunhofer Napenergia Rendszer Intézetének PV-TEC Fotovoltaikus Technológiai Értékelő Központjának tudósai javították a szilikon napelemek finomvonalú fémezéséhez használt hagyományos szitanyomási folyamatot. A speciálisan kifejlesztett finomvonalú képernyők segítségével a projekt csapata egyetlen nyomtatási lépésben képes létrehozni mindössze 19 µm szélességű és 18 µm magasságú érintkező ujjakat. Ez azt jelenti, hogy akár 30% -kal kevesebb ezüstre van szükség, ami viszont a gyártási költségek jelentős csökkenéséhez vezet.
A szilícium napelemek az elülső és a hátsó oldalukon fém elektródákra támaszkodnak, hogy a félvezető anyagában a fény besugárzása során keletkező elektromos energiát átadják. E célból általában egy síkképernyős szitanyomást használnak egy finom érintkezőrács nyomtatásához a cella elülső oldalára. Ennek a rácsnak a lehető legkevésbé kell blokkolnia az aktív cella felületét a fénynek való kitettségtől, és kellően vezetőképesnek kell lennie ahhoz, hogy a napelemek sorozat ellenállása alacsony maradjon. A szitanyomás technológiai kihívása abban rejlik, hogy a lehető legszűkebb folyamatos érintkező ujjakat hozzunk létre, amelyek megfelelő magasságúak a jó oldalvezetéshez. A rendkívül finom érintkező ujjak nyomtatásához nagymértékben megtervezett speciális sziták és fémezéses paszták használatát kell igénybe venni a szitanyomás metalizálási folyamatának teljes elsajátítása mellett.
„ Együttműködve az iparági partnerekkel a finomvonalú szitanyomás metalizálásában, különösképp a Koenen GmbH és a Murakami Co. Ltd. szitanyomás-gyártókkal, valamint a Kissel + Wolf GmbH szitanyomás-gyártó szállítójával, sikerült csökkentenünk az érintkező ujjak szélességét 20 mikrométernél kevesebb - 30–40 százalékos csökkenés a jelenlegi ipari szabványhoz képest ”- magyarázza Dr.-Ing. Andreas Lorenz, a Fraunhofer ISE nyomdai technológiai csoportjának projektmenedzsere. Az passzivált emitter és a hátsó kontaktusú (PERC) napelemek fémezéséhez két, egymástól független, teszt sorozatban innovatív finom hálót használtak. Egy ilyen képernyő használata lehetővé tette, hogy mindössze 19 μm szélességű és 18 um magasságú érintkező ujjakat lehessen létrehozni egyetlen nyomtatási lépésben. Az érintkező ujjak nemcsak rendkívül keskenyek, de elektromos tulajdonságaik is kiemelkedőek. A modulokba történő beépítéskor - különösen az újabb technológiákkal, mint például a többcsíkos összekapcsolás 8–15 sínekkel - ezek jelentősen csökkentik az érintkező ujjak energiaveszteségét. Ezeknek az újonnan kifejlesztett szitanyomás folyamatoknak a jelenlegi ipari szabványhoz képest akár 30% -kal kevesebb ezüstre van szükségük, az érintőujj szélessége megközelítőleg 30 µm.
A kísérlet részeként a PERC napelemeket az optimális képernyőparaméterek felhasználásával fémezték; a névleges ujjszélességet 24 μm-re választottuk a napelemen rendelkezésre álló sínlétszám korlátozása miatt (ebben az esetben 5). A teszt sorozat legjobb PERC napeleme h = 22,1% hatékonyságot ért el.
„ A nagymértékben megtervezett képernyő- és pasztarendszerek felhasználásával a finomvonalú fémezéshez lehetséges, hogy a közeljövőben ipari méretekben elindíthatják a napelemek gyártását szinte láthatatlan érintkező ujjakkal. Ez nagy előnyt jelentene az integrált fotovoltaikus rendszerek alkalmazásában, ahol esztétikus, homogén modulfelületekre van szükség “- mondta Dr. Florian Clement, a Fraunhofer ISE Termelési Technológia - Szerkezetátalakítási és fémesítés osztályának vezetője.
E teszt sorozat eredményeit két közelgő PV konferencián mutatják be - a 36. EU PVSEC-ben Marseille-ben (Franciaország) és a 29. PVSEC-ben Xi'anban (Kína).
A finom vonalú szitanyomási folyamatok fejlesztésére összpontosító „FINALE” együttműködési projektet, amelyben a kutatók részben elérték ezeket az eredményeket, a német szövetségi gazdasági és energiaügyi minisztérium, a BMWi finanszírozta, és a Koenen GmbH ipari partnerekkel együttműködve hajtotta végre. , Kissel + Wolf GmbH és Wickon Hightech GmbH.
Az itt bemutatott további finomvonalú szitanyomás eredményeket a Murakami Co. Ltd. és a Fraunhofer ISE együttműködésével valósítottuk meg.
