Allikas: fraunhofer
Koos oma projektipartneritega on Freiburgi Fraunhoferi päikeseenergia süsteemide instituudi IS-i fotoelektrilise tehnoloogia hindamiskeskuse PV-TEC teadlastel õnnestunud täiustada räni päikesepatareide peenejooneliseks metalliseerimiseks traditsioonilist sõeltrüki protsessi. Spetsiaalselt välja töötatud sirgjooneliste ekraanide abil suutis projektimeeskond luua ühe printimisetapi jooksul kontaktisikud sõrmedega, mille laius oli kõigest 19 µm ja kõrgus 18 µm. See tähendab, et vaja on kuni 30 protsenti vähem hõbedat, mis omakorda viib tootmiskulude olulisele vähenemisele.
Räni päikesepatareid toetuvad metalli elektroodidele nende esi- ja tagakülgedel, et kanda pooljuhtmaterjalist valguse kiiritamisel tekkivat elektrienergiat. Selleks kasutatakse peene kontaktvõre lahtri esiküljele printimiseks tavaliselt lameekraaniga trükiprotsessi. See võre peaks blokeerima võimalikult vähe aktiivse raku pinda valguse eest ja olema piisavalt juhtiv, et hoida päikesepatareide jadatakistus madal. Sõeltrükiprotsessi tehnoloogiline väljakutse seisneb võimalikult kitsa pideva kontaktisõrme loomises, mille külgsuunalise juhtivuse tagamiseks on piisav kõrgus. Äärmiselt peenete kontaktisõrmede printimine nõuab lisaks siiditrüki metalliseerimisprotsessi täielikule valmimisele ka kõrgelt konstrueeritud spetsiaalseid ekraane ja metalliseerimispastasid.
„ Tehes koostööd tööstusharu partneritega peeneteralise sõeltrüki metalliseerimisel, eriti ekraanitootjate Koenen GmbH ja Murakami Co. Ltd. ning ekraanikemikaalide tarnija Kissel + Wolf GmbH-ga, oleme suutnud vähendada kontaktisõrme laiust väiksemaks kui 20 mikromeetrit - vähenemine 30–40 protsenti võrreldes praeguse tööstusstandardiga, “selgitab dr-Ing. Andreas Lorenz, Fraunhofer ISE trükitehnoloogia grupi projektijuht. Passiivse emitteri ja tagumise kontakti (PERC) päikesepatareide metalliseerimisel kasutati kahes sõltumatus katseseerias uuenduslikke peene silmaga ekraane. Sellise ekraani kasutamine võimaldas luua ühe printimistoiminguga kontaktisõrme laiusega 19 urn ja kõrgusega 18 um. Kontaktsõrmed pole mitte ainult väga kitsad, vaid ka nende elektrilised omadused on suurepärased. Moodulitesse integreerituna - eriti uuemate tehnoloogiatega, näiteks mitme siini ühendamine 8–15 siiniga - võimaldavad need kontakt sõrmedes energiakadu märkimisväärselt vähendada. Need hiljuti välja töötatud sõeltrükiprotsessid vajavad kuni 30 protsenti vähem hõbedat võrreldes praeguse tööstusstandardiga, mille kontaktisõrme laius on umbes 30 µm.
Katse osana metalliseeriti PERC päikesepatareid optimaalseid ekraani parameetreid kasutades; valiti sõrme nominaalne laius 24 µm, kuna päikeseelemendil on saadaval piiratud arv siinreid (antud juhul 5). Selle katseseeria parima PERC päikeseelemendi efektiivsus oli h = 22,1%.
“ Kasutades peenejooneliseks metalliseerimiseks kõrgelt konstrueeritud ekraani- ja kleepimissüsteeme, võib lähitulevikus olla võimalik alustada päikesepatareide tootmist peaaegu nähtamatute kontaktisõrmedega tööstuslikes mõõtmetes. See kujutaks endast suurt eelist integreeritud fotogalvaanika jaoks, kus on vaja esteetilisi, homogeenseid moodulipindu, “ütleb Fraunhofer ISE tootmistehnoloogia struktuuri- ja metalliseerimisosakonna juhataja dr Florian Clement.
Nende katseseeriate tulemusi esitletakse kahel eelseisval PV konverentsil - ELi 36. PVSEC Marseille'is Prantsusmaal ja 29. PVSEC Hiina Xi'anis.
Koostööprojekti “FINALE”, mis keskendub peeneteralise ekraaniga trükiprotsesside arendamisele ja milles teadlased saavutasid need tulemused osaliselt, rahastas Saksamaa föderaalne majandus- ja energeetikaministeerium BMWi ning viis läbi koostöös tööstuspartneritega Koenen GmbH , Kissel + Wolf GmbH ja Wickon Hightech GmbH.
Täiendavad siinsed siiditrüki tulemused, mida siin pakutakse, saadi Murakami Co. Ltd. ja Fraunhofer ISE koostöös.
