Das Fraunhofer ISE in Deutschland wendet seine FlexTrail-Drucktechnologie auf die direkte Metallisierung von Silizium-Heterojunction-Solarzellen an.Darin heißt es, dass die Technologie den Einsatz von Silber reduziert und gleichzeitig ein hohes Maß an Effizienz beibehält.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Deutschland haben eine Technik namens FlexTrail Printing entwickelt, ein Verfahren zum Drucken von Silizium-Heterojunction (SHJ)-Silber-Nanopartikel-Solarzellen ohne Stromschiene.Frontelektroden-Plattierungsverfahren.
„Wir entwickeln derzeit einen parallelen FlexTrail-Druckkopf, der hocheffiziente Solarzellen schnell, zuverlässig und genau verarbeiten kann“, sagte Forscher Jörg Schube gegenüber pv.„Da der Flüssigkeitsverbrauch sehr gering ist, erwarten wir, dass sich die Photovoltaiklösung positiv auf Kosten und Umweltauswirkungen auswirkt.“
Der FlexTrail-Druck ermöglicht den präzisen Auftrag von Materialien mit unterschiedlichen Viskositäten mit äußerst präzisen minimalen Strukturbreiten.
"Es hat sich gezeigt, dass es eine effiziente Silbernutzung, Kontaktgleichmäßigkeit und einen geringen Silberverbrauch bietet", sagten die Wissenschaftler.„Es hat auch das Potenzial, die Zykluszeit pro Zelle aufgrund seiner Einfachheit und Prozessstabilität zu reduzieren, und ist daher für zukünftige Transfers von Labors in die Fabrik vorgesehen.
Bei diesem Verfahren wird eine sehr dünne flexible Glaskapillare verwendet, die mit Flüssigkeit bei atmosphärischem Druck bis zu 11 bar gefüllt ist.Während des Druckvorgangs hat die Kapillare Kontakt mit dem Substrat und bewegt sich kontinuierlich daran entlang.
„Die Flexibilität und Biegsamkeit von Glaskapillaren ermöglicht eine zerstörungsfreie Bearbeitung“, so die Wissenschaftler. Mit dieser Methode lassen sich auch gekrümmte Strukturen drucken.„Außerdem gleicht es die mögliche Welligkeit der Basis aus.“
Das Forschungsteam stellte Einzelzellen-Batteriemodule unter Verwendung der SmartWire Connection Technology (SWCT) her, einer Mehrdraht-Verbindungstechnologie, die auf mit Niedrigtemperatur-Lötmittel beschichteten Kupferdrähten basiert.
„Typischerweise werden die Drähte in die Polymerfolie integriert und durch automatisches Drahtziehen mit den Solarzellen verbunden.Die Lötstellen entstehen in einem anschließenden Laminationsprozess bei Prozesstemperaturen, die mit Silizium-Heterojunctions kompatibel sind“, so die Forscher.
Mit einer einzigen Kapillare druckten sie kontinuierlich ihre Finger, 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 verwendeten diese Zellen zur Herstellung von 200 mm x 200 mm großen Einzelzellenmodulen.
Das Panel erreichte eine Leistungsumwandlungseffizienz von 19,67 %, eine Leerlaufspannung von 731,5 mV, einen Kurzschlussstrom von 8,83 A und eine Einschaltdauer von 74,4 %.Das siebgedruckte Referenzmodul hingegen hat einen Wirkungsgrad von 20,78 %, eine Leerlaufspannung von 733,5 mV, einen Kurzschlussstrom von 8,91 A und eine Einschaltdauer von 77,7 %.
„FlexTrail hat Vorteile gegenüber Tintenstrahldruckern in Bezug auf die Konvertierungseffizienz.Außerdem hat es den Vorteil, dass es einfacher und damit kostengünstiger zu handhaben ist, da jeder Finger nur einmal bedruckt werden muss, und außerdem ist der Silberverbrauch geringer.niedriger, sagten die Forscher und fügten hinzu, dass der Rückgang bei Silber auf etwa 68 Prozent geschätzt wird.
Sie stellten ihre Ergebnisse in dem kürzlich in der Zeitschrift Energy Technology erschienenen Artikel „Direct FlexTrail Plating with Low Silver Consumption for Heterojunction Silicon Solar Cells: Evaluating the Performance of Solar Cells and Modules“ vor.
„Um den Weg für die industrielle Anwendung des FlexTrail-Drucks zu ebnen, wird derzeit ein paralleler Druckkopf entwickelt“, schließt der Wissenschaftler.„In naher Zukunft soll es nicht nur für die SHD-Metallisierung, sondern auch für Tandem-Solarzellen wie das Perowskit-Silizium-Tandem eingesetzt werden.“
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