Das deutsche Fraunhofer ISE nutzt seine FlexTrail-Drucktechnologie für die direkte Metallisierung von Silizium-Heterojunction-Solarzellen.Darin heißt es, dass die Technologie den Einsatz von Silber reduziert und gleichzeitig ein hohes Maß an Effizienz beibehält.
Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Deutschland haben eine Technik namens FlexTrail Printing entwickelt, eine Methode zum Drucken von Silber-Nanopartikel-Solarzellen mit Silizium-Heteroübergang (SHJ) ohne Sammelschiene.Verfahren zur Beschichtung der vorderen Elektrode.
„Wir entwickeln derzeit einen parallelen FlexTrail-Druckkopf, der hocheffiziente Solarzellen schnell, zuverlässig und präzise verarbeiten kann“, sagte Forscher Jörg Schube gegenüber pv.„Da der Flüssigkeitsverbrauch sehr gering ist, erwarten wir von der Photovoltaiklösung positive Auswirkungen auf Kosten und Umweltbelastung.“
Der FlexTrail-Druck ermöglicht den präzisen Auftrag von Materialien unterschiedlicher Viskosität mit äußerst präzisen Mindeststrukturbreiten.
„Es hat sich gezeigt, dass es eine effiziente Silberausnutzung, Kontaktgleichmäßigkeit und einen geringen Silberverbrauch bietet“, sagten die Wissenschaftler.„Aufgrund seiner Einfachheit und Prozessstabilität hat es auch das Potenzial, die Zykluszeit pro Zelle zu verkürzen, und ist daher für zukünftige Transfers vom Labor in die Fabrik vorgesehen.
Bei dieser Methode wird eine sehr dünne, flexible Glaskapillare verwendet, die mit Flüssigkeit bei einem Atmosphärendruck von bis zu 11 bar gefüllt ist.Während des Druckvorgangs steht die Kapillare in Kontakt mit dem Substrat und bewegt sich kontinuierlich an diesem entlang.
„Die Flexibilität und Flexibilität von Glaskapillaren ermöglicht eine zerstörungsfreie Verarbeitung“, sagten die Wissenschaftler und wiesen darauf hin, dass mit dieser Methode auch gekrümmte Strukturen gedruckt werden können.„Außerdem gleicht es mögliche Welligkeiten des Untergrunds aus.“
Das Forschungsteam stellte Einzelzellen-Batteriemodule mithilfe der SmartWire Connection Technology (SWCT) her, einer Mehrdraht-Verbindungstechnologie, die auf mit Lot beschichteten Kupferdrähten bei niedriger Temperatur basiert.
„Typischerweise werden die Drähte in die Polymerfolie integriert und per automatischem Drahtziehen mit den Solarzellen verbunden.„Die Lötverbindungen entstehen in einem anschließenden Laminierungsprozess bei Prozesstemperaturen, die mit Silizium-Heteroübergängen kompatibel sind“, sagen die Forscher.
Mit einer einzigen Kapillare druckten sie kontinuierlich ihre Finger ab, was zu silberbasierten Funktionslinien mit einer Strukturgröße von 9 µm führte.Anschließend bauten sie SHJ-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 22,8 % auf M2-Wafern und stellten aus diesen Zellen 200 mm x 200 mm große Einzelzellenmodule her.
Das Panel erreichte einen Leistungsumwandlungswirkungsgrad von 19,67 %, eine Leerlaufspannung von 731,5 mV, einen Kurzschlussstrom von 8,83 A und einen Arbeitszyklus von 74,4 %.Im Gegensatz dazu hat das siebgedruckte Referenzmodul einen Wirkungsgrad von 20,78 %, eine Leerlaufspannung von 733,5 mV, einen Kurzschlussstrom von 8,91 A und ein Tastverhältnis von 77,7 %.
„FlexTrail hat im Hinblick auf die Konvertierungseffizienz Vorteile gegenüber Tintenstrahldruckern.Darüber hinaus bietet es den Vorteil einer einfacheren und damit sparsameren Handhabung, da jeder Finger nur einmal bedruckt werden muss, zudem ist der Silberverbrauch geringer.niedriger, sagten die Forscher und fügten hinzu, dass der Rückgang bei Silber auf etwa 68 Prozent geschätzt werde.
Ihre Ergebnisse präsentierten sie in dem kürzlich in der Fachzeitschrift Energy Technology veröffentlichten Artikel „Direct FlexTrail Plating with Low Silver Consumption for Heterojunction Silicon Solar Cells: Evaluating the Performance of Solar Cells and Modules“.
„Um den Weg für die industrielle Anwendung des FlexTrail-Drucks zu ebnen, wird derzeit ein Paralleldruckkopf entwickelt“, schließt der Wissenschaftler.„In naher Zukunft ist geplant, es nicht nur für die SHD-Metallisierung, sondern auch für Tandem-Solarzellen wie das Perowskit-Silizium-Tandem zu verwenden.“
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