Najlepsze Domy
Trendy w miniaturyzacji i obniżaniu kosztów produkcji ogniw fotowoltaicznych

Trendy w miniaturyzacji i obniżaniu kosztów produkcji ogniw fotowoltaicznych

Sprawność, czyli przetwarzanie energii słonecznej na elektryczną, multifunkcjonalnych ogniw fotowoltaicznych osiąga rekordowe wyniki  już na poziomie 46%. Niestety, takie rekordy sprawności "bije" się w "laboratoryjnych" warunkach, a dodatkowo koszty masowej produkcji takich ogniw wielokrotnie przekraczają potencjalnie zyski ze sprzedaży. Dlatego wciąż są udoskonalane procesy produkcji, które mają na celu zmniejszyć koszty wytwarzania ogniw, polegające np. na dalszej miniaturyzacji podzespołów wykonywanych np. z drogich metali szlachetnych, takich jak srebro, niezbędnych do wykonania przednich ścieżek metalizacji.

Wspólnie z partnerami projektu, naukowcy z Centrum Oceny Technologii Fotowoltaicznych PV-TEC w Instytucie Fraunhofera dla Systemów Energii Słonecznej ISE we Freiburgu odnieśli sukces w udoskonaleniu tradycyjnego procesu sitodruku dla precyzyjnej metalizacji krzemowych ogniw słonecznych. 

Przy pomocy specjalnie opracowanych sitodruków, zespół projektowy był w stanie stworzyć przednie ścieżki metalizacji wraz z warstwą srebra o szerokości zaledwie 19 µm i wysokości 18 µm w etapie 1 procesu drukowania. Oznacza to obniżenie zużycia o 30 procent mniej srebra w procesie produkcji ogniw, co z kolei prowadzi do znacznego obniżenia całkowitych kosztów produkcji.

Zwiększyć sprawność, obniżyć koszty

Silikonowe ogniwa słoneczne wykorzystują metalowe elektrody na przedniej (wykonane ze srebra) i tylnej stronie ogniwa do przenoszenia energii elektrycznej, wytwarzanej w materiale półprzewodnikowym w wyniku napromieniowania światłem. W tym celu, proces w technologii płaskiego sitodruku jest zazwyczaj stosowany do produkcji drobnej siatki stykowej na przedniej stronie ogniwa. Siatka ta powinna w jak najmniejszym stopniu blokować aktywną powierzchnię ogniwa przed działaniem światła i musi charakteryzować się na tyle dużą przewodnością, aby utrzymać niską rezystancję ogniw słonecznych.

Wyzwanie technologiczne w procesie sitodruku polega na stworzeniu możliwie jak najwęższych poprzecznych ścieżki metalizacji wraz z warstwą srebra o wysokości wystarczającej do uzyskania dobrej przewodności poprzecznej. Drukowanie bardzo drobnych ścieżek przednich (contact fingers)  wymaga użycia wysoko zaawansowanych technologicznie specjalistycznych sit i past metalizujących oraz pełnego opanowania procesu metalizacji sitodruku.

Współpraca z partnerami przemysłowymi w zakresie metalizacji sitodruku, w szczególności z producentami sitodruku Koenen GmbH i Murakami Co. Ltd., jak również dostawca chemii sitodrukowej Kissel + Wolf GmbH, udało nam się zmniejszyć szerokość ścieżki metalizacji wraz z warstwą srebra (contact fingers) do mniej niż 20 mikrometrów - co stanowi redukcję o 30 do 40 procent w porównaniu z obecnym standardem branżowym – wyjaśnia dr inż. Andreas Lorenz, kierownik projektu w grupie ds. technologii druku w Fraunhofer ISE.

Innowacyjne ekrany sitodrukowe o drobnych oczkach zostały wykorzystane do metalizacji pasywowanego emitera i tylnych ogniw fotowoltaicznych (PERC) w dwóch niezależnych seriach testowych. Zastosowanie takiego sitodruku umożliwiło stworzenie ścieżki metalizacji wraz z warstwą srebra czyli tzw. contact fingers o szerokości zaledwie 19 µm i wysokości 18 µm w jednym etapie drukowania. 

Tak wyprodukowane elektrody przednie są nie tylko bardzo wąskie, ale również wyróżniają się bardzo dobrymi właściwościami przewodzenia ładunków elektrycznych. Zintegrowane z modułami - szczególnie w przypadku nowszych technologii, takich jak połączenie wielu szyn zbiorczych z 8 do nawet 15 szyn zbiorczych - umożliwiają znaczne zmniejszenie strat mocy na elektrodach przednich. Te nowo opracowane procesy sitodruku wymagają użycia do 30 procent mniej srebra w porównaniu z aktualnym standardem branżowym przy szerokości ścieżki metalizacji wraz z warstwą srebra, wynoszącej  około 30 µm.

4Buildings - nowe wydarzenie branży budowlanej w Polsce i cztery niezależne konferencje o najważniejszych trendach w budownictwie XXI wieku - już 15-17 listopada w Katowicach. Zarejestruj się teraz!

Nie ma jeszcze komentarzy. Kliknij i dodaj pierwszy!