Снимка: Fraunhofer ISE
Учени от Института за слънчеви енергийни системи „Фраунхофер“ (Fraunhofer ISE) значително намалиха консумацията на сребро в слънчевите клетки тип TOPCon. Те постигнаха това чрез тестване на процес на метализация, базиран на галванично покритие.
Много от слънчевите модули, предлагани в момента на пазара, използват клетки TOPCon, които обаче се характеризират с по-висок разход на сребро в сравнение с други технологии. Средно една клетка TOPCon изисква от 10 до 12 милиграма сребро на ват пик (Wp). Изследователите от Fraunhofer ISE вече успяха да намалят това количество до едва 1,1 милиграма на ват пик.
Докато силициевите хетеропреходни (HJT) и IBC слънчеви клетки вече се метализират успешно с печатни сребърно-медни или чисто медни контакти, медната метализация чрез печат за TOPCon клетките все още е във фаза на изпитване. В същото време това е най-масово произвежданият тип клетки в момента и именно той е с особено висока консумация на сребро.
Галванизираните медни контакти имат потенциала почти напълно да заменят среброто в клетките TOPCon. В тази структура никелът служи като дифузионна бариера срещу миграцията на мед в клетката, медта осигурява електрическата проводимост, а минимално количество сребро се използва единствено като защита от окисляване.
„Така наречената галванопластика с никел и мед може да се утвърди трайно на фотоволтаичния пазар в рамките на две до три години“, казва Свен Клуска, ръководител на групата за електрохимични процеси във Fraunhofer ISE. „Това би предложило много предимства за производителите, въпреки че ще се наложи интегриране на инсталации за галванопластика в производствения процес като първоначална инвестиция.“
Учените, в консорциум с производителя на оборудване RENA Technologies GmbH, демонстрираха техническата осъществимост и внедряването в индустриален мащаб на галванопластиката в рамките на изследователските проекти EURO и SHINE PV. Те метализираха няколко партиди слънчеви клетки M10 TOPCon чрез вградена система за галванично покритие, постигайки ефективност от 24%.
Този резултат съответства на ефективността на референтните клетки, чиито сребърни контакти са нанесени чрез конвенционален ситопечат. Модулите, произведени с тези клетки, демонстрираха отлична стабилност при тестовете за деградация съгласно стандарта IEC 61215.
„Метализацията чрез галванопластика би довела и до значително по-малка зависимост от Китай в сравнение със сегашната ситуация със сребърните пасти за ситопечат“, обяснява Флориан Клемент, ръководител на отдел „Технологии за метализация и структуриране“ във Fraunhofer ISE. „Оборудването и химикалите за галванопластика с мед идват от европейски и американски производители; съществува глобален пазар за сурова мед, без фокус върху китайските доставчици. Същевременно ние работим интензивно за изграждане на устойчиви европейски вериги за доставки и за метализация чрез ситопечат на медна основа.“
Дори при ситопечата е възможно сребърните пасти да се заменят с хибридни сребърно-медни или изцяло медни пасти. Прилагането им върху TOPCon клетки обаче е значително по-трудно в сравнение със силициевите хетеропреходни клетки с TCO слой (прозрачен проводим оксиден слой), поради което изследователите по целия свят се фокусират върху развитието на галваничната метализация за този тип технология.