Fraunhofer ISE正在开发银耗低于2毫克/瓦的异质结太阳能电池

在德国联邦经济与气候行动部资助的一个研究项目中，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）正与多家工业合作伙伴联手研发创新方案，旨在大幅降低硅异质结（HJT）电池的银耗。

“在这项工作中，Fraunhofer ISE团队通过在硅异质结太阳能电池中使用丝网印刷银铜复合浆料和纯铜浆料，研究了多种异质结电池金属化方案，”该研究项目的负责人Andreas Lorenz告诉《光伏》杂志，“我们的目标是显著降低银耗，同时通过确保丝网印刷金属化方案具备极佳光学和电学性能来获得高转换效率。”

Lorenz表示，实现该目标需满足以下条件：使用低含银量浆料实现超细栅线，特别是在电池正面；在电池背面使用纯铜浆料，以大幅减少甚至完全取代纯银浆料。

“为在丝网印刷中实现这种超细栅线，采用超细网格的新型筛网结构有利于实现超细和均匀的接触，”他表示，“我们建立了一个模型来计算、比较和优化不同筛网结构下的有效银利用率。结果表明，采用新型筛网结构的银铜复合金属化浆料代替纯银浆料，可使银的利用率翻倍提高。”

研究人员利用Fraunhofer ISE开发的GridMaster模拟工具，对不同金属化方案进行了一系列模拟，以开发出高转换效率和低银耗的太阳能电池。实验表明，可以逐渐使用银铜复合浆料（正面）和纯铜浆料（背面）来替代传统的正背面纯银浆料金属化工艺，以及使用日本编织丝网供应商浅田筛网株式会社（Asada Mesh, Co. Ltd.）提供的新型超细筛网（开口尺寸低至13微米）实现超细栅线金属化。

“通过正面采用银铜复合浆料与背面采用纯铜浆料的最优组合，配合优化后的细线印刷工艺，我们有望制备出银耗仅为1.4毫克/瓦的高效异质结电池，” Lorenz表示，”这意味着，即使是银耗低于2毫克/瓦的长期目标，也首次得到了成功论证。”

研究还发现，这些太阳能电池的效率甚至高于纯银金属化的参考电池，而且银耗最少。”采用银铜/纯铜金属化工艺的电池，其效率相对提升0.9%，”Fraunhofer ISE研究员Sebastian Pingel表示，“我们在印刷更精细的栅线时，将正面栅线开口从20微米优化至17微米，同时在正面以银铜复合浆料替代纯银浆料，在背面以纯铜浆料替代纯银浆料，最终实现了这一成果。”

“遗憾的是，我们还没有对具体电池进行计算，”当被问及制造成本的优化空间时，Lorenza表示，“这有可能实现，但存在难度，因为我们需要统筹整个生产工艺才能开展可靠的COO分析。然而，由于银浆成本在总成本中的占比确实较大，其降本潜力将非常可观。”

他总结道，“Fraunhofer ISE研究团队下一步将聚焦两大方向：继续缩减印刷栅线宽度，以及评估新型金属化方案在组件中的可靠性与长期稳定性。”

最近，该研究团队还展示了如何通过使用基于纯银、镀银铜或纯铜的低温浆料进行丝网印刷来减少硅异质结电池的银耗。他们已在《太阳能材料和太阳能电池》期刊发表了《从银基到铜基丝网印刷硅异质结太阳能电池的过渡》论文，对该研究成果进行了阐述。

来源：www.pv-magazine.com

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