Fonte: fraunhofer
Insieme ai partner del progetto, gli scienziati del Centro di valutazione della tecnologia fotovoltaica PV-TEC del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE di Friburgo sono riusciti a migliorare il tradizionale processo di serigrafia per la metallizzazione di precisione delle celle solari al silicio. Utilizzando schermi a linea sottile appositamente sviluppati, il team del progetto è stato in grado di creare dita di contatto con una larghezza di soli 19 µm e un'altezza di 18 µm in una singola fase di stampa. Ciò significa che è necessario fino al 30% in meno di argento, il che a sua volta porta a una significativa riduzione dei costi di produzione.
Le celle solari al silicio si basano su elettrodi metallici sui lati anteriore e posteriore per trasportare l'energia elettrica generata nel materiale semiconduttore dall'irradiazione della luce. A tal fine, in genere viene utilizzato un processo di stampa a schermo piatto per stampare una griglia di contatto fine sul lato anteriore della cella. Questa griglia dovrebbe bloccare il meno possibile della superficie cellulare attiva dall'esposizione alla luce e deve essere sufficientemente conduttiva per mantenere bassa la resistenza in serie delle celle solari. La sfida tecnologica nel processo di serigrafia consiste nel creare le dita di contatto continuo il più strette possibili con un'altezza sufficiente per una buona conduttività laterale. La stampa di dita di contatto estremamente fini richiede l'uso di schermi e paste di metallizzazione altamente ingegnerizzati oltre alla completa padronanza del processo di metallizzazione della serigrafia.
" Collaborando con i partner del settore nella metallizzazione della serigrafia di precisione, in particolare con i produttori di schermi Koenen GmbH e Murakami Co. Ltd., nonché con il fornitore di prodotti chimici per schermi Kissel + Wolf GmbH, siamo riusciti a ridurre la larghezza delle dita di contatto a un valore inferiore di 20 micrometri - una riduzione dal 30 al 40 percento rispetto all'attuale standard del settore ", spiega il Dr.-Ing. Andreas Lorenz, project manager nel gruppo Technology Printing presso Fraunhofer ISE. In due serie di test indipendenti sono stati utilizzati innovativi schermi a maglia fine nella metallizzazione di celle solari a emettitore passivato e contatto posteriore (PERC). L'uso di uno schermo di questo tipo ha permesso di creare dita di contatto con una larghezza di soli 19 µm e un'altezza di 18 µm in una singola fase di stampa. Non solo le dita di contatto sono estremamente strette, ma anche le loro proprietà elettriche sono eccezionali. Se integrati nei moduli, in particolare con le più recenti tecnologie come l'interconnessione multi-busbar con 8-15 busbar, consentono una notevole riduzione della perdita di potenza nelle dita di contatto. Questi processi di stampa serigrafica di recente sviluppo richiedono fino al 30 percento in meno di argento rispetto all'attuale standard industriale con una larghezza delle dita di contatto di circa 30 µm.
Nell'ambito dell'esperimento, le celle solari PERC sono state metallizzate utilizzando i parametri ottimali dello schermo; è stata selezionata una larghezza nominale del dito di 24 µm a causa della limitazione relativa al numero disponibile di sbarre sulla cella solare (in questo caso 5). La migliore cella solare PERC di questa serie di test ha raggiunto un'efficienza di h = 22,1%.
“ Utilizzando sistemi di schermatura e incollaggio altamente ingegnerizzati per la metallizzazione di precisione, nel prossimo futuro potrebbe essere possibile iniziare a produrre celle solari con dita di contatto quasi invisibili su scala industriale. Ciò rappresenterebbe un grande vantaggio per le applicazioni nel fotovoltaico integrato, dove sono richieste superfici estetiche e omogenee dei moduli ", afferma la dott.ssa Florian Clement, capo del dipartimento Tecnologie di produzione - Strutturazione e metallizzazione presso Fraunhofer ISE.
I risultati di queste serie di test saranno presentati in occasione di due imminenti conferenze sul fotovoltaico: il 36 ° PVSEC dell'UE a Marsiglia, in Francia, e il 29 ° PVSEC a Xi'an, in Cina.
Il progetto di collaborazione "FINALE", che si concentra sullo sviluppo di processi di serigrafia di fine linea e in cui i ricercatori hanno parzialmente raggiunto questi risultati, è stato finanziato dal Ministero federale tedesco dell'economia e dell'energia BMWi e condotto in collaborazione con i partner del settore Koenen GmbH , Kissel + Wolf GmbH e Wickon Hightech GmbH.
Ulteriori risultati della stampa serigrafica qui presentati sono stati realizzati nell'ambito di una collaborazione tra Murakami Co. Ltd. e Fraunhofer ISE.
