Zdroj: fraunhofer
Vědci ve Středisku pro hodnocení fotovoltaických technologií PV-TEC ve Fraunhoferově institutu pro solární energetické systémy ISE ve Freiburgu spolu se svými partnery projektu uspěli ve zdokonalení tradičního procesu sítotisku pro jemnou metalizaci silikonových solárních článků. Pomocí speciálně vyvinutých jemných linek byl projektový tým schopen vytvořit kontaktní prsty o šířce pouhých 19 um a výšce 18 um v jediném kroku tisku. To znamená, že je potřeba až o 30 procent méně stříbra, což zase vede k významnému snížení výrobních nákladů.
Silikonové solární články se spoléhají na kovové elektrody na své přední a zadní straně, aby přenášely elektrickou energii generovanou v polovodičovém materiálu ze světelného záření. Za tímto účelem se obvykle používá tisk plochým sítotiskem k tisku jemné kontaktní mřížky na přední stranu buňky. Tato mřížka by měla blokovat co nejméně povrchu aktivního článku před vystavením světlu a musí být dostatečně vodivá, aby udržovala nízký odpor řady solárních článků. Technologická výzva v procesu sítotisku spočívá ve vytvoření nejužších možných kontinuálních kontaktních prstů s dostatečnou výškou pro dobrou laterální vodivost. Tisk extrémně jemných kontaktních prstů vyžaduje kromě dokonalého zvládnutí procesu metalizace sítotiskem také použití speciálně vyvinutých specializovaných obrazovek a metalizačních past.
„ Ve spolupráci s průmyslovými partnery při pokovování jemným sítotiskem, zejména s výrobci síta Koenen GmbH a Murakami Co. Ltd., jakož i dodavatelem sítové chemikálie Kissel + Wolf GmbH, se nám podařilo snížit šířku kontaktních prstů na méně než 20 mikrometrů - snížení o 30 až 40 procent ve srovnání se současným průmyslovým standardem, “vysvětluje Dr.-Ing. Andreas Lorenz, projektový manažer ve skupině Printing Technology ve Fraunhofer ISE. Inovační obrazovky s jemnými oky byly použity při metalizaci solárních článků s pasivovaným emitorem a zadním kontaktem (PERC) ve dvou nezávislých testovacích sériích. Použití takové obrazovky umožnilo vytvořit kontaktní prsty se šířkou pouhých 19 um a výškou 18 um v jediném kroku tisku. Kontaktní prsty jsou nejen velmi úzké, ale také vynikající elektrické vlastnosti. Když jsou integrovány do modulů - zejména s novějšími technologiemi, jako je propojení více přípojnic s 8 až 15 přípojnicemi -, umožňují výrazné snížení ztrát energie v kontaktních prstech. Tyto nově vyvinuté procesy sítotisku vyžadují až o 30 procent méně stříbra ve srovnání se současným průmyslovým standardem s šířkou kontaktních prstů přibližně 30 µm.
V rámci experimentu byly solární články PERC metalizovány pomocí optimálních parametrů obrazovky; nominální šířka prstu 24 um byla zvolena kvůli omezení s ohledem na dostupný počet přípojnic na solárním článku (v tomto případě 5). Nejlepší solární článek PERC v této testovací sérii dosáhl účinnosti h = 22,1%.
„ Použitím vysoce upravených obrazovkových a pastových systémů pro jemné pokovování je možné v blízké budoucnosti zahájit výrobu solárních článků s téměř neviditelnými kontaktními prsty v průmyslovém měřítku. To by představovalo velkou výhodu pro aplikace v integrované fotovoltaice, kde jsou požadovány estetické a homogenní povrchy modulů, “říká Dr. Florian Clement, vedoucí oddělení technologie výroby - strukturování a metalizace ve Fraunhofer ISE.
Výsledky těchto testovacích sérií budou představeny na dvou nadcházejících PV konferencích - 36. PVSEC EU v Marseille ve Francii a 29. PVSEC v čínském Xi'anu.
Projekt spolupráce „FINALE“, který se zaměřuje na vývoj jemných sítotisků a ve kterém vědci částečně dosáhli těchto výsledků, byl financován německým federálním ministerstvem hospodářství a energetiky BMWi a veden ve spolupráci s průmyslovými partnery Koenen GmbH , Kissel + Wolf GmbH a Wickon Hightech GmbH.
Další výsledky jemné sítotisku, které jsou zde uvedeny, byly realizovány ve spolupráci mezi společností Murakami Co. Ltd. a Fraunhofer ISE.
