ドイツのフラウンホーファー ISE は、FlexTrail 印刷技術をシリコン ヘテロ接合太陽電池の直接メタライゼーションに応用しています。この技術により、高レベルの効率を維持しながら銀の使用量が削減されると述べられています。
ドイツのフラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所（ISE）の研究者は、バスバーなしでシリコンヘテロ接合（SHJ）銀ナノ粒子太陽電池を印刷する方法であるFlexTrail Printingと呼ばれる技術を開発した。表面電極メッキ方式。
「私たちは現在、高効率の太陽電池を迅速、確実、正確に処理できる並列 FlexTrail プリントヘッドを開発中です」と研究者の Jörg Schube 氏は pv で語った。「液体の消費量が非常に少ないため、太陽光発電ソリューションがコストと環境への影響にプラスの影響を与えると期待しています。」
FlexTrail 印刷では、非常に正確な最小構造幅で、さまざまな粘度の材料を正確に塗布できます。
「銀の効率的な利用、接触の均一性、および銀の消費量の低減が実証されています」と科学者らは述べています。「また、そのシンプルさとプロセスの安定性により、セルあたりのサイクルタイムを短縮できる可能性があるため、将来の研究室から工場への移行を目的としています。
この方法では、最大 11 bar の大気圧で液体が満たされた非常に薄い柔軟なガラス毛細管を使用します。印刷プロセス中、キャピラリーは基板と接触し、基板に沿って連続的に移動します。
「ガラス毛細管の柔軟性と柔軟性により、非破壊的な処理が可能になります」と科学者らは述べ、この方法では湾曲した構造も印刷できると指摘しました。「さらに、ベースのうねりのバランスをとります。」
研究チームは、低温はんだ被覆銅線をベースとした多線相互接続技術である SmartWire Connection Technology (SWCT) を使用して単セル電池モジュールを製造しました。
「通常、ワイヤはポリマーフォイルに組み込まれ、自動伸線を使用して太陽電池に接続されます。はんだ接合部は、シリコンヘテロ接合と互換性のあるプロセス温度での後続の積層プロセスで形成されます」と研究者らは述べています。
単一のキャピラリーを使用して指を連続的に印刷し、その結果、フィーチャサイズが 9 μm の銀ベースの機能ラインが得られました。次に、効率 22.8% の SHJ 太陽電池を M2 ウェーハ上に構築し、これらのセルを使用して 200mm x 200mm の単一セル モジュールを作成しました。
このパネルは、電力変換効率 19.67%、開放電圧 731.5 mV、短絡電流 8.83 A、デューティ サイクル 74.4% を達成しました。対照的に、スクリーン印刷されたリファレンス モジュールの効率は 20.78%、開回路電圧は 733.5 mV、短絡電流は 8.91 A、デューティ サイクルは 77.7% です。
「FlexTrail は、変換効率の点でインクジェット プリンタよりも優れています。さらに、各指に一度印刷するだけで済むため、取り扱いが簡単で経済的であり、さらに銀の消費量も少ないという利点があります。研究者らは、銀の減少は約68％と推定されると付け加えた。
彼らはその結果を、最近ジャーナル Energy Technology に掲載された論文「ヘテロ接合シリコン太陽電池用の低銀消費量の直接 FlexTrail メッキ: 太陽電池とモジュールの性能の評価」で発表しました。
「FlexTrail 印刷の産業応用への道を開くために、現在、パラレル プリント ヘッドが開発中です」と科学者は結論づけています。「近い将来、SHDメタライゼーションだけでなく、ペロブスカイトとシリコンのタンデムなどのタンデム型太陽電池にも使用することが計画されています。」
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