Lähde: fraunhofer
Yhdessä hankekumppaneidensa Freiburgissa sijaitsevan Fraunhoferin aurinkoenergiajärjestelmien instituutin Fraunhoferin aurinkoenergiajärjestelmien tutkimuskeskuksen PV-TEC-tutkijat ovat onnistuneet parantamaan perinteistä silkkipainantaprosessia piin aurinkokennojen hienoviivaistamiseen. Projektiryhmä pystyi luomaan kosketussormeja, joiden leveys oli vain 19 µm ja korkeus 18 µm yhdessä tulostusvaiheessa käyttämällä erityisesti kehitettyjä hienoviivaisia seuloja. Tämä tarkoittaa, että tarvitaan jopa 30 prosenttia vähemmän hopeaa, mikä puolestaan johtaa valmistuskustannusten merkittävään alenemiseen.
Pii-aurinkokennot tukeutuvat metalli-elektrodeihin etu- ja takapuolellaan kuljettamaan puolijohdemateriaalissa valon säteilytyksestä syntyvää sähköenergiaa. Tätä tarkoitusta varten tavallisesti käytetään litteä silkkipainoprosessia hienon kosketusristikon tulostamiseen kennon etupuolelle. Tämän ruudukon tulisi estää mahdollisimman vähän aktiivisen solun pintaa valolta altistumiselta ja sen on oltava riittävän johtava pitämään aurinkokennojen sarjavastus alhaisena. Silkkipainantaprosessin tekninen haaste on kapeimpien mahdollisten jatkuvien kosketussormien luominen, joilla on riittävä korkeus hyvän sivuttaisjohtavuuden saavuttamiseksi. Erittäin hienojen kontaktisormien tulostaminen vaatii pitkälle suunnitellun erikoistuneen seulan ja metallointitahnojen käyttöä silkkipainantaprosessin täydellisen hallinnan lisäksi.
” Yhdessä yhteistyössä hienoviivaisten silkkipainojen metalloinnin alan yhteistyökumppaneiden, erityisesti seulavalmistajien Koenen GmbH: n ja Murakami Co. Ltd: n sekä seulakemikaalien toimittajan Kissel + Wolf GmbH: n kanssa, olemme onnistuneet pienentämään kosketussormien leveyttä pienemmäksi yli 20 mikrometriä - alennus 30–40 prosenttia verrattuna nykyiseen teollisuusstandardiin ”, Dr.-Ing selittää. Andreas Lorenz, Fraunhofer ISE: n painoteknologiaryhmän projektipäällikkö. Innovatiivisia hienoverkkoseuloja käytettiin passiivisen emitterin ja takakoskettimien (PERC) aurinkokennojen metalloinnissa kahdessa riippumattomassa testisarjassa. Tällaisen seulan käytöllä mahdol- listettiin muodostaa kosketussormeja, joiden leveys oli vain 19 um ja korkeus 18 um, yhdessä tulostusvaiheessa. Kosketinsormit eivät ole vain erittäin kapeita, vaan myös niiden sähköiset ominaisuudet ovat erinomaiset. Integroituna moduuleihin - etenkin uudempiin tekniikoihin, kuten moniväyläkytkentä 8–15-virtakiskoihin - ne vähentävät kosketussormien tehohäviöitä huomattavasti. Nämä äskettäin kehitetyt silkkipainantaprosessit vaativat jopa 30 prosenttia vähemmän hopeaa verrattuna nykyiseen teollisuusstandardiin kosketussormen leveyden ollessa noin 30 um.
Osana koetta PERC-aurinkokennot metalloitiin käyttämällä optimaalisia seulaparametreja; nimellinen sormenleveys 24 um valittiin aurinkokennon käytettävissä olevien virtakiskojen määrän rajoituksen vuoksi (tässä tapauksessa 5). Tämän testisarjan paras PERC-aurinkokenno saavutti hyötysuhteen h = 22,1%.
” Käyttämällä erittäin suunniteltuja seulonta- ja liitäntäjärjestelmiä hienoviivaiseen metallointiin, voi olla mahdollista aloittaa lähitulevaisuudessa aurinkokennojen valmistus melkein näkymättömillä kosketussormeilla teollisessa mittakaavassa. Tämä merkitsisi suurta etua integroidun aurinkosähkön sovelluksissa, joissa esteettisiä, homogeenisia moduulipintoja tarvitaan ”, kertoo tohtori Florian Clement, Fraunhofer ISE: n tuotantotekniikan - rakenne- ja metallointiosaston johtaja.
Näiden testisarjojen tulokset esitellään kahdessa tulevassa PV-konferenssissa - 36. EU: n PVSEC Marseillessa, Ranskassa ja 29. PVSEC: ssä Xi'anissa, Kiinassa.
Saksan liittovaltion talous- ja energiaministeriö BMWi rahoitti yhteisrahoitushanketta FINALE, joka keskittyy hienoviivaisten silkkipainantaprosessien kehittämiseen ja jossa tutkijat saavuttivat nämä tulokset osittain. Se toteutettiin yhteistyössä teollisuuskumppanien Koenen GmbH: n kanssa. , Kissel + Wolf GmbH ja Wickon Hightech GmbH.
Muita tässä esitettyjä hienoviivaisia silkkipainatustuloksia toteutettiin Murakami Co. Ltd.: n ja Fraunhofer ISE: n yhteistyön puitteissa.
