德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)的研究人员,正与多家行业伙伴在德国联邦经济事务与气候行动部资助的HIT项目中合作,全力开发创新方法,大幅降低硅HJT太阳能电池的耗银量。
该项目负责人Andreas Lorenz表示,Fraunhofer ISE在针对HJT太阳能电池的研究中,探索了多种运用丝网印刷银铜、铜浆料实现金属化的方法。目标有两个:一是大幅削减耗银量;二是确保金属化图案光学与电学性能优良,以获取高转换效率。
Lorenz表示,若能用低银浆料在电池正面印出极细线,同时在电池背面采用纯铜浆料,大幅减少甚至完全不耗银,那么上述目标有望达成。
他进一步解释,新型超细网孔丝网配置,有助于在丝网印刷时做出极细线,形成超精细且均匀的触点。研究人员开发出了一个用来计算、对比和优化不同丝网配置下银的实际利用效率的模型。研究表明,相比纯银浆料,采用新网孔配置的银铜金属化浆料能使银的有效利用率翻倍。
研究人员利用弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的GridMaster模拟工具,对不同金属化方案展开系列模拟,以制造高效且耗银量少的太阳能电池。实验结果表明,以往在电池正、背面都用银浆料的传统金属化方式,可逐步被银铜浆料和纯铜浆料替代。借助日本浅田筛网株式会社(Asada Mesh, Co. Ltd.)提供的新型超细网孔丝网,能印刷出开口小至13μm的超细线金属化图案。
Lorenz称,将电池正面使用银铜浆料、背面使用纯铜浆料进行优化组合,再搭配优化过的细线印刷工艺,有望制造出高效HJT太阳能电池,且每产生1W电力,耗银量仅为1.4mg。这意味着,耗银量低于2mg/W的长期目标首次成功达成。
研究还发现,这些在耗银量极少的情况下制造出的太阳能电池,其效率比银金属化的参照电池还高。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的研究员Sebastian Pingel说:“采用银铜和铜金属化的节银电池,效率相对提升了0.9%。我们在正面用银铜浆料印刷开口为17μm而非20μm的更细线,在背面用铜替代银时,取得了这个成果。”
被问及制造成本改善情况时,Lorenz表示,尚未针对特定电池计算。虽能计算,但因需考虑整个生产流程,并不容易。不过,由于银金属化成本占总成本比重大,成本节约潜力大。他总结道,Fraunhofer ISE后续工作将着重于进一步减小印刷电极线的宽度,评估新型金属化方式在组件中的可靠性以及长期稳定性。近期,该研究团队展示了用含银、镀银铜或者纯铜颗粒的低温浆料进行丝网印刷,来降低HJT电池的耗银量。成果发表于《太阳能材料与太阳能电池》杂志,题为《从银基到铜基丝网印刷SHJ太阳能电池的转变》(Transition from silver-to copper-based screen printed SHJ solar cells )。