ドイツの Fraunhofer ISE は、FlexTrail 印刷技術をシリコン ヘテロ接合太陽電池の直接金属化に適用しています。この技術は、高レベルの効率を維持しながら銀の使用を削減すると述べています。
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、バスバーなしで銀ナノ粒子に基づくシリコン ヘテロ接合 (SHJ) 太陽電池を印刷する方法である「FlexTrail 印刷」と呼ばれる技術を開発しました。前面電極メッキ方式。
「私たちは現在、高効率の太陽電池を迅速、確実、正確に処理できるパラレル FlexTrail プリントヘッドを開発しています」と研究者の Jörg Schube 氏は pv.「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は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 印刷により、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。
「効率的な銀の利用、接触の均一性、および低銀消費を提供することが示されています」と科学者は述べています.「また、プロセスのシンプルさと安定性により、セルあたりのサイクル時間を短縮できる可能性があるため、ラボからの将来の移管が意図されています。」工場へ」。
この方法では、大気圧で最大 11 bar の液体で満たされた非常に細い柔軟なガラス キャピラリーを使用します。印刷プロセス中、キャピラリーは素材と接触し、素材に沿って連続的に移動します。
「ガラスキャピラリーの柔軟性と柔軟性により、非破壊処理が可能になります」と科学者は述べ、この方法では湾曲した構造も印刷できることに注目しました。「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に基づくマルチワイヤ相互接続技術である SmartWire Connection Technology (SWCT) を使用して、単一セルのバッテリ モジュールを製造しました。
「通常、ワイヤはポリマー ホイルに組み込まれ、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、その後の積層プロセスで形成されます」と研究者は述べています。
単一のキャピラリーを使用して、指を連続的に印刷し、特徴サイズ 9 μm の銀ベースの機能ラインを作成しました。次に、M2 ウェーハ上に効率 22.8% の SHJ 太陽電池を構築し、これらのセルを使用して 200mm x 200mm の単セル モジュールを作成しました。
このパネルは、19.67% の電力変換効率、731.5 mV の開回路電圧、8.83 A の短絡回路電流、および 74.4% のデューティ サイクルを達成しました。比較すると、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 プリンターよりも優れています。さらに、各指を 1 回印刷するだけでよいため、取り扱いが簡単で経済的であるという利点があり、さらに、銀の消費量が少なくなります。研究者によると、銀の減少は約 68% と推定されています。
彼らは、ジャーナル Energy Technology で最近発表された論文「ヘテロ接合シリコン太陽電池の直接低銀消費 FlexTrail メタライゼーション: 太陽電池とモジュールの性能の評価」でその調査結果を発表しています。
「FlexTrail 印刷の産業応用への道を開くために、現在、並列印刷ヘッドが開発されています」と科学者は結論付けています。「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-シリコンタンデムなどのタンデム太陽電池にも使用する予定です。」
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