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弗劳恩霍夫 ISE 正在开发银消耗量低于 2 毫克/瓦的异质结太阳能电池

2025-04-20 14:53  浏览:  

在德国联邦经济和气候行动部资助的研究项目的支持下,德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE) 的研究人员目前正在与多家工业合作伙伴合作,研究创新解决方案,以大幅减少硅异质结 (HJT) 太阳能电池的银消耗。

上海油压工作室该研究项目负责人Andreas Lorenz表示:“在这项研究中,弗劳恩霍夫ISE研究了几种在HJT太阳能电池上使用丝网印刷银铜和铜浆的金属化方法。我们的目标是一方面大幅降低银的消耗,另一方面通过确保丝网印刷金属化图案具有非常好的光学和电学性能来获得高转换效率。”

上海油压工作室据洛伦兹介绍,如果能够在电池正面使用银含量降低的浆料实现非常细的线条,而背面使用纯铜浆料则可大大减少银的用量,甚至完全避免银的用量,那么就有可能实现提出的目标。

他补充道:“为了在丝网印刷中实现如此精细的线条,采用具有超细网格的新型丝网配置有利于实现超精细且均匀的接触。我们开发了一个模型,用于计算、比较和优化不同丝网配置下银的有效利用率。结果表明,使用由银和铜制成的新型网格配置的金属化浆料替代纯银浆料,银的有效利用率可提高2倍。”

研究人员利用弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 (Fraunhofer ISE) 的 GridMaster 仿真工具,对不同的金属化方案进行了一系列模拟,旨在实现银耗量最低的高效太阳能电池。实验表明,传统的正反面银浆金属化工艺可以逐步被银铜浆和纯铜浆取代,并且可以使用日本编织丝网供应商 Asada Mesh, Co. Ltd. 提供的新型超细网筛,印刷出开口尺寸最小可达 13 微米的超细线金属化图案。

上海油压工作室“正面采用银铜浆料,背面采用纯铜浆料,并结合优化的细线印刷工艺,我们得以生产出高效的异质结太阳能电池,银耗仅为每瓦1.4毫克,”洛伦兹解释说。“这意味着,我们首次成功实现了银耗低于每瓦2毫克的长期目标。”

研究还发现,这些太阳能电池的效率甚至高于银金属化参考电池,且银的消耗量极低。“采用银铜和铜金属化的银节省电池,效率相对提高了0.9%,”弗劳恩霍夫ISE研究员Sebastian Pingel说道。“我们之所以能取得这一成果,是因为我们用银铜代替银,在正面打印了更细的线条,开口为17微米而不是20微米,并在背面打印了铜代替银。”

当被问及制造成本的潜在改进时,Lorenza 表示:“很遗憾,我们还没有针对具体电池进行计算。这并非不可能,但并非易事,因为要进行可靠的 COO 分析,必须考虑整个生产流程。然而,成本节约潜力巨大,因为银金属化成本在总成本中占了相当大的比重。”

他总结道:“弗劳恩霍夫ISE的进一步活动将集中于进一步减少印刷手指的宽度,并评估模块中新型金属化的可靠性和长期稳定性。”

最近,该研究团队还展示了如何通过使用基于银、银包覆铜或纯铜颗粒的低温浆料进行丝网印刷来降低异质结(HJT)电池的银耗。他们的研究成果发表在最近发表于《太阳能材料与太阳能电池》杂志的论文《从银基到铜基丝网印刷SHJ太阳能电池的转变》中。

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