Naukowcy opracowali nową technikę produkcji, która może uczynić panele słonecznymi o wysokiej wydajności bardziej wydajnymi – bez znacznego utrudniania ich produkcji lub kosztów.
Łącząc specjalnie opracowaną pastę srebrną z obróbką laserową, zespół badawczy ulepszył typ ogniwa słonecznego znanego jako TOPCon (kontakt pasywowany tlenkiem tunelowym). Efektem była certyfikowana wydajność na poziomie 26,31 procent – co plasuje ją wśród najlepszych dotychczas raportowanych komórek TOPCon.
Tajemnica „małych czerwonych kropek”: Mogą to być gigantyczne gwiazdy, które dały początek pierwszej czarnej dziurze we wszechświecie
Badania prowadzone są przez zespół profesora Ye Jichuna z Instytutu Technologii Materiałowej i Inżynierii w Ningbo, afiliowanego przy Chińskiej Akademii Nauk. Wspólnie z współpracownikami z Uniwersytetu Soochow, Zhejiang Gonda Electronic Technology oraz JA Solar Technology opublikowali wyniki w czasopiśmie Matter.
Wyzwanie części metalowych
Kryształowe ogniwa krzemowe dominują dziś w branży słonecznej, a technologia TOPCon zyskuje coraz większą popularność. Jednym z powodów jest to, że producenci mogą używać podobnego sprzętu i procesów jak konwencjonalne ogniwa krzemowe.
Ale jest wyzwanie: stworzenie metalowych styków elektrycznych na komórkach.
Producenci zazwyczaj drukują na ogniwo masę srebrno-aluminiową i podgrzewają ją do wysokiej temperatury. Tworzy to dobre połączenia elektryczne, które wypuszczają prąd z ogniwa. Jednak intensywne ciepło i aluminium mogą uszkadzać wrażliwe warstwy powierzchni, które zapobiegają utracie energii. Ponadto linie metalowe mogą się poszerzyć, blokując tym samym więcej światła słonecznego przed dotarciem do aktywnej części komórki.
Jak badacze rozwiązali problem
Naukowcy opracowali nowe podejście, które rozwiązuje oba problemy.
Po pierwsze, stworzyli pastę srebra bez aluminium, która pozwalała zachować jej kształt po druku. Pozwala to na produkcję wyższych i węższych linii metalowych. Powstałe sieci przewodowe osiągnęły stosunek wysokości do szerokości na poziomie 55 procent – co oznacza, że przewodzą energię elektryczną efektywnie, pokrywając jednocześnie mniejszą powierzchnię ogniwa słonecznego. W związku z tym więcej światła słonecznego może docierać do komórki.
Następnie badacze połączyli tę pastę z techniką zwaną laserowo wzmocnioną optymalizacją kontaktów (LECO). Laser skanuje metalowe konstrukcje, podczas gdy przyłożone jest napięcie elektryczne. To powoduje silne lokalne ogrzewanie i nawiązuje dobre kontakty elektryczne w określonych punktach.
Ponieważ ogrzewanie następuje tylko tam, gdzie jest potrzebne, znacznie mniej z ochronnej struktury powierzchniowej ogniwa słonecznego jest niszczone w porównaniu do konwencjonalnych procesów wysokotemperaturowych.
Rekordowe wyniki
To połączenie dało imponujące wyniki. Gotowe ogniwa TOPCon osiągnęły certyfikowaną sprawność na poziomie 26,31 procent. Ponadto zmierzyli gęstość prądu zwarcia wynoszącą 41,98 miliamperów na centymetr kwadratowy – co według naukowców jest najwyższą certyfikowaną wartością zgłoszoną do tej pory dla dużych ogniw słonecznych TOPCon.
Znaczenie praktyczne dla przemysłu słonecznego
Odkrycie to może mieć ogromne praktyczne znaczenie dla branży ogniw słonecznych. Zamiast poświęcać właściwości ochronne ogniwa na rzecz dobrych kontaktów elektrycznych, nowa metoda pasty i lasera zapewniają oba te elementy.
Ponieważ podejście to jest również zaprojektowane tak, by pozostać kompatybilnym z produkcją na dużą skalę, może zaoferować praktyczną drogę do bardziej efektywnych komercyjnych paneli słonecznych – a ostatecznie do większej mocy z tej samej ilości światła słonecznego.
Liverpool ma już czwarty transfer – i ten jest bardzo mocny!