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电池印刷新突破:19*18微米栅线节省银浆30%

testpv 全球光伏 2022-05-20

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根据TestPV对全球最新电池技术的追踪发现,近期Fraunhofer ISE太阳能系统研究所与光伏技术评价中心(PVTEC)的科学家们成功改进了晶硅太阳能电池细线金属化的传统丝网印刷工艺。通过使用特别开发的丝网印刷技术,项目团队在将电池表面的丝网印刷控制在宽度仅为19微米、高度仅为18微米,而当前的栅线宽度普遍在30微米左右。这一突破意味着电池银浆的需求量将减少30%,大大降低了制造成本。



晶硅太阳能电池依靠其前后两侧的金属电极传输电流,为此,行业通常使用平板丝网印刷工艺在电池表面布置栅线。栅线应尽可能少地阻挡电池表面的遮挡,并且必须具有足够的导电性,保持较低的串联电阻。丝网印刷过程中的技术挑战在于创造尽可能窄、尽可能底高度的连续接触栅线,只要足以保证良好的横向导电性。印刷极其精细的接触栅线需要使用高度工程化的专业丝网和银浆,此外还需要完全掌握丝网印刷金属化工艺。


据Fraunhofer ISE的官方介绍,研究人员与精密丝网印刷金属化行业合作伙伴,特别是与丝网制造商Koenen GmbH和Murakami Co.Ltd.以及丝网化学品供应商Kissel+Wolf GmbH合作,成功地将栅线的宽度减少到20微米以下,与目前的行业标准相比(通常是30μm),减少了30%到40%的金属用量。



在两个独立的试验系列中,PERC电池的栅线印刷采用了创新的精密丝网,能一次形成宽度仅为19μm、高度为18μm的细栅线。栅线尽管非常窄,其电性能却非常突出。当集成到组件中时,尤其是8到15条主栅的多主栅互连的新技术,它们能够显著降低栅线的功率损耗。这些新开发的丝网印刷工艺需要的银比目前的行业标准(接触指宽度约为30微米)少30%。


根据领跑者创新论坛专家委员会的部分专家反馈,如果这一细栅线技术成功应用,前不久行业中所谓的五主栅、多主栅之争就不复存在(☞☞一篇主栅PK引发的争议!,未来15主栅、18主栅都有可能成为主流。



在其中的一个实验中,研究人员对五主栅PERC太阳能电池使用的最佳丝网参数是24μm栅线宽度。在该测试系列中,PERC太阳能电池的转化效率达到了22.1%


根据CRU发布的《绿色革命的银金属地位》报告,到2028年,光伏电池前后表面的银金属栅线用量将减少一半,从2016年的每片电池130毫克降低到65毫克,而在2007年的光伏电池中银金属用量是400毫克。尽管银的用量在减少,电池的功率却在提升,预计2030年每片电池功率将达到6瓦以上,每瓦银使用了减少10.5毫克。


研究人员认为,利用高度工程化的丝网和浆料系统进行精细的金属化,在不久的将来就有可能在规模化生产上开始制造几乎看不见栅线的太阳能电池。Fraunhofer ISE生产技术结构和金属化部门负责人表示,这对于技术高度集成的组件生产来说是一个巨大的优势,因为在集成光伏技术中,需要美观、均匀的组件外观。


据介绍,Fraunhofer ISE这些研究结果将陆续在相关行业会议上介绍,包括即将在法国马赛举行的第36届欧盟光伏会议和11月在中国西安举行的由中国可再生能源学会光伏专委会承办的第29届PV-SEC光伏会议。


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