Energia ze słońca tańsza niż kiedykolwiek? Niemcy biją rekord w oszczędzaniu srebra w ogniwach PV

• Naukowcy z Instytutu Fraunhofera opracowali ogniwa HJT zużywające zaledwie 1,4 mg srebra na wat dzięki zastosowaniu past miedzianych i mikrosiatek o ultracienkich oczkach.
• Nowe ogniwa są nie tylko tańsze w produkcji, ale też bardziej wydajne – sprawność wzrosła o 0,9% dzięki cieńszym liniom kontaktowym i nowym składem past.
• Kolejnym krokiem będą testy trwałości oraz dalsze optymalizacje, które mogą doprowadzić do wyznaczenia nowego standardu w produkcji ogniw PV.

Rekordowo niskie zużycie srebra

Nad innowacją pracują badacze z Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energetyki Słonecznej (ISE) we współpracy z przemysłowymi partnerami w ramach projektu HIT, finansowanego przez niemieckie Ministerstwo Gospodarki i Ochrony Klimatu. Celem projektu jest radykalne zmniejszenie zużycia srebra w ogniwach fotowoltaicznych opartych na technologii heterozłącza (HJT).

– W ramach tych prac Fraunhofer ISE zbadał kilka metod metalizacji z wykorzystaniem sitodrukowych past srebrno-miedzianych oraz miedzianych w ogniwach słonecznych typu HJT – powiedział Andreas Lorenz, lider projektu. Kluczowe jest nie tylko ograniczenie srebra, ale także zachowanie wysokiej sprawności konwersji poprzez optymalizację wzorów metalizacji.

Miedź zamiast srebra i mikrosiatki

Jak wyjaśnia Lorenz, istotne jest tworzenie bardzo cienkich linii przewodzących na przedniej stronie ogniwa oraz zastąpienie srebra pastą miedzianą z tyłu. – Aby uzyskać tak cienkie linie w sitodruku, pomocne mogą być nowe konfiguracje siatek z ultracienkimi oczkami, umożliwiające tworzenie bardzo cienkich i jednolitych kontaktów – dodał.

Zespół z Fraunhofera wykorzystał narzędzie symulacyjne GridMaster, aby przetestować różne warianty metalizacji. Okazało się, że tradycyjne podejście z wykorzystaniem pasty srebrnej można skutecznie zastąpić mieszankami AgCu i czystą miedzią. Przy zastosowaniu mikrosiatek japońskiej firmy Asada Mesh udało się uzyskać linie o szerokości nawet 13 μm.

Nowy standard w produkcji ogniw?

Największy przełom nastąpił, gdy badacze połączyli pastę AgCu na przedniej stronie z czystą miedzią na tylnej i zoptymalizowali proces drukowania cienkich linii. Pozwoliło to na wyprodukowanie wysokowydajnych ogniw HJT przy minimalnym zużyciu srebra wynoszącym jedynie 1,4 mg na wat.

Co więcej, nowe ogniwa nie tylko oszczędzają srebro, ale są bardziej wydajne od standardowych. Względny wzrost sprawności w ogniwach oszczędzających srebro wynosi 0,9%. Różnica wynika z zastosowania cieńszych linii (17 μm zamiast 20 μm) i innych składów past.

Choć nie przeprowadzono jeszcze szczegółowej analizy kosztowej, potencjał jest znaczny. – Przy solidnej analizie kosztów wytwarzania trzeba uwzględnić cały proces produkcyjny. Niemniej jednak potencjał oszczędnościowy jest znaczny, ponieważ koszt metalizacji srebrem stanowi istotną część całkowitych kosztów – zaznaczył Lorenz.

W kolejnych etapach projektu naukowcy będą koncentrować się na dalszym zwężaniu drukowanych śladów oraz analizie trwałości i niezawodności nowych metod metalizacji.

Źródło: pv-magazine.com