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弗勞恩霍夫ISE的科學(xué)家通過輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷構(gòu)建了一種雙面異質(zhì)結(jié)太陽能電池，功率轉(zhuǎn)換效率為21.7%。他們使用的機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)太陽能電池僅0.6秒的循環(huán)時(shí)間，并且可以大大減少銀的使用。

來自德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所（ISE）的一組研究人員開發(fā)了一種用于雙面硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）太陽能電池的新型金屬化技術(shù)，他們聲稱該技術(shù)可能大大有助于減少生產(chǎn)所需的銀量，同時(shí)保持高水平的功率轉(zhuǎn)換效率。

科學(xué)家們利用圓網(wǎng)印刷（RSP）通過Fraunhofer ISE自己與德國自動(dòng)化公司ASYS Automatisierungssysteme GmbH合作開發(fā)的“Rock-Star”演示機(jī)對(duì)雙面SHJ太陽能電池進(jìn)行正面和背面金屬化。

該機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)太陽能電池僅0.6秒的循環(huán)時(shí)間，這意味著吞吐量增加了1.5倍。它還可以在內(nèi)聯(lián)配置中實(shí)現(xiàn)高達(dá)每小時(shí)8，000片晶圓的吞吐量。“然而，必須克服某些技術(shù)挑戰(zhàn)，直到這些技術(shù)能夠嚴(yán)重挑戰(zhàn)FSP[平板絲網(wǎng)印刷]在太陽能電池金屬化領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，”科學(xué)家們說。


RSP單元基于基于網(wǎng)格的圓柱篩網(wǎng)，具有部分打開的乳化層，可用作印刷形式。在印刷過程中，圓柱體旋轉(zhuǎn)，糊狀物通過絲網(wǎng)內(nèi)的聚氨酯（PU）刮刀通過旋轉(zhuǎn)網(wǎng)布的開放區(qū)域印刷。晶圓通過真空固定載體上的印刷單元運(yùn)輸。

“印刷形式基于細(xì)不銹鋼網(wǎng)，該網(wǎng)用薄的電鍍鎳層增強(qiáng)，以提高網(wǎng)的穩(wěn)定性，”研究小組說。“與用于FSP絲網(wǎng)的細(xì)網(wǎng)相比，旋轉(zhuǎn)網(wǎng)需要相當(dāng)厚的線材厚度，以便在印刷過程中具有足夠的穩(wěn)定性。

根據(jù)研究人員的說法，RSP技術(shù)在演示機(jī)器上以最大機(jī)器速度的50%（每個(gè)單元0.86秒）和70%的機(jī)器速度（每個(gè)細(xì)胞0.65秒）成功進(jìn)行。“在虛擬生產(chǎn)線中，這些循環(huán)時(shí)間對(duì)應(yīng)于大約4100（50%速度）和5500（70%速度）單元的總吞吐量h−1在一條軌道上，“他們強(qiáng)調(diào)說。

通過提出的技術(shù)，學(xué)者們能夠生產(chǎn)出功率轉(zhuǎn)換效率為21.7%的全金屬化雙面硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，而用FSP構(gòu)建的參考電池的效率為22.1%，目前是晶體硅太陽能電池工業(yè)金屬化的主導(dǎo)技術(shù)，市場(chǎng)份額超過98%。

“使用RSP進(jìn)行正面和/或背面金屬化，與FSP參考工藝相比，平均濕銀漿鋪設(shè)量減少了60-70%（完全RSP印刷單元）和49%（RSP背面，F(xiàn)SP正面），”他們進(jìn)一步解釋道。“這相當(dāng)于雙面太陽能電池完全或部分用RSP金屬化的銀總消耗量非常低，為6-9mg W，而RSP為17 mg W。

該小組在發(fā)表在《能源技術(shù)》雜志上的研究“異質(zhì)結(jié)太陽能電池的旋轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷金屬化：邁向高通量生產(chǎn)與非常低的銀鋪層”中介紹了其發(fā)現(xiàn)。 

原標(biāo)題：通過輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷降低銀消耗的異質(zhì)結(jié)太陽能電池