Fraunhofer ISE正在開發(fā)銀耗低于2毫克/瓦的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池

在德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)與氣候行動(dòng)部資助的一個(gè)研究項(xiàng)目中，德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）正與多家工業(yè)合作伙伴聯(lián)手研發(fā)創(chuàng)新方案，旨在大幅降低硅異質(zhì)結(jié)（HJT）電池的銀耗。

“在這項(xiàng)工作中，F(xiàn)raunhofer ISE團(tuán)隊(duì)通過在硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中使用絲網(wǎng)印刷銀銅復(fù)合漿料和純銅漿料，研究了多種異質(zhì)結(jié)電池金屬化方案，”該研究項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Andreas Lorenz告訴《光伏》雜志，“我們的目標(biāo)是顯著降低銀耗，同時(shí)通過確保絲網(wǎng)印刷金屬化方案具備極佳光學(xué)和電學(xué)性能來(lái)獲得高轉(zhuǎn)換效率?！?/span>

Lorenz表示，實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)需滿足以下條件：使用低含銀量漿料實(shí)現(xiàn)超細(xì)柵線，特別是在電池正面；在電池背面使用純銅漿料，以大幅減少甚至完全取代純銀漿料。

“為在絲網(wǎng)印刷中實(shí)現(xiàn)這種超細(xì)柵線，采用超細(xì)網(wǎng)格的新型篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)超細(xì)和均勻的接觸，”他表示，“我們建立了一個(gè)模型來(lái)計(jì)算、比較和優(yōu)化不同篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)下的有效銀利用率。結(jié)果表明，采用新型篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)的銀銅復(fù)合金屬化漿料代替純銀漿料，可使銀的利用率翻倍提高?！?/span>

研究人員利用Fraunhofer ISE開發(fā)的GridMaster模擬工具，對(duì)不同金屬化方案進(jìn)行了一系列模擬，以開發(fā)出高轉(zhuǎn)換效率和低銀耗的太陽(yáng)能電池。實(shí)驗(yàn)表明，可以逐漸使用銀銅復(fù)合漿料（正面）和純銅漿料（背面）來(lái)替代傳統(tǒng)的正背面純銀漿料金屬化工藝，以及使用日本編織絲網(wǎng)供應(yīng)商淺田篩網(wǎng)株式會(huì)社（Asada Mesh, Co. Ltd.）提供的新型超細(xì)篩網(wǎng)（開口尺寸低至13微米）實(shí)現(xiàn)超細(xì)柵線金屬化。

“通過正面采用銀銅復(fù)合漿料與背面采用純銅漿料的最優(yōu)組合，配合優(yōu)化后的細(xì)線印刷工藝，我們有望制備出銀耗僅為1.4毫克/瓦的高效異質(zhì)結(jié)電池，” Lorenz表示，”這意味著，即使是銀耗低于2毫克/瓦的長(zhǎng)期目標(biāo)，也首次得到了成功論證?！?/span>

研究還發(fā)現(xiàn)，這些太陽(yáng)能電池的效率甚至高于純銀金屬化的參考電池，而且銀耗最少?！辈捎勉y銅/純銅金屬化工藝的電池，其效率相對(duì)提升0.9%，”Fraunhofer ISE研究員Sebastian Pingel表示，“我們?cè)谟∷⒏?xì)的柵線時(shí)，將正面柵線開口從20微米優(yōu)化至17微米，同時(shí)在正面以銀銅復(fù)合漿料替代純銀漿料，在背面以純銅漿料替代純銀漿料，最終實(shí)現(xiàn)了這一成果?！?/span>

“遺憾的是，我們還沒有對(duì)具體電池進(jìn)行計(jì)算，”當(dāng)被問及制造成本的優(yōu)化空間時(shí)，Lorenza表示，“這有可能實(shí)現(xiàn)，但存在難度，因?yàn)槲覀冃枰y(tǒng)籌整個(gè)生產(chǎn)工藝才能開展可靠的COO分析。然而，由于銀漿成本在總成本中的占比確實(shí)較大，其降本潛力將非?？捎^?！?/span>

他總結(jié)道，“Fraunhofer ISE研究團(tuán)隊(duì)下一步將聚焦兩大方向：繼續(xù)縮減印刷柵線寬度，以及評(píng)估新型金屬化方案在組件中的可靠性與長(zhǎng)期穩(wěn)定性?！?/span>

最近，該研究團(tuán)隊(duì)還展示了如何通過使用基于純銀、鍍銀銅或純銅的低溫漿料進(jìn)行絲網(wǎng)印刷來(lái)減少硅異質(zhì)結(jié)電池的銀耗。他們已在《太陽(yáng)能材料和太陽(yáng)能電池》期刊發(fā)表了《從銀基到銅基絲網(wǎng)印刷硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的過渡》論文，對(duì)該研究成果進(jìn)行了闡述。