Французский научно-исследовательский институт обнаружил, что переход от металлизации серебряных ячеек к металлизации серебряно-медной может снизить общее количество серебра в модуле с гетеропереходом, при этом потребуется всего 14 мг серебра на ватт. Их технология соединения основана на электропроводящих клеях с низким содержанием серебра и медных лентах.
Исследователи из Национального института солнечной энергии (INES) Франции — подразделения Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA) — разработали новую технологию соединения фотоэлектрических модулей, основанную на использовании электропроводящих клеев (ECA) с минимальным содержанием серебра (Ag), медных (Cu) лент и металлизационной пасты Ag-Cu.
«Мы протестировали три различных состава ECA, чтобы убедиться в их совместимости с лентами, покрытыми различными проводящими материалами, такими как серебро, чистая медь и олово, смешанное с серебром, — рассказал ведущий автор исследования Реми Монна журналу pv magazine. — Мы обнаружили, что ECA с низким содержанием серебра могут превосходить ECA предыдущего поколения, демонстрируя более высокую производительность и надёжность».
В исследовании «Использование медных лент и Cu-Ag HJT-элементов для металлизации на основе ECA для фотоэлектрических модулей», опубликованном в журнале «Материалы для солнечной энергетики и солнечные элементы, Монна и его коллеги объяснили, что испытания проводились на солнечных элементах с гетеропереходом (HJT) на основе пластины M2 n-типа по методу Чохральского и мини-модулей с 8 полуэлементами, изготовленными с использованием полиолефинового эластомера (POE) в качестве герметика.
Слои ячеек были нанесены с помощью трафаретной печати, а не трафаретно-шелкографической. По словам исследователей, первый способ был выбран из-за его преимуществ в плане воспроизводимости нанесения с течением времени. Модули были протестированы в соответствии со стандартом IEC 61215 в условиях воздействия влаги и тепла (DH) и термических циклов (TC).
«Электрические параметры измеряются после 100, 200, 400 и 600 циклов с особым вниманием к коэффициенту заполнения модуля и электролюминесцентной визуализации для выявления возможного увеличения последовательного сопротивления и нарушения соединения», — отмечается в документе. «Тест на отслаивание используется для оценки адгезии межсоединений к металлизации солнечных батарей».
Анализ показал, что в металлизированных элементах и модулях на основе серебра после 3000 часов работы в режиме DH наблюдается снижение производительности менее чем на 2 %, в то время как в элементах и модулях на основе меди снижение производительности из-за воздействия влаги наблюдается после 2000 часов работы, что, по мнению учёных, «аналогично» показателям модулей с полностью металлизированными элементами.
Кроме того, учёные обнаружили, что переход от металлизации ячеек серебром к металлизации серебром и медью снижает общее количество серебра в модуле, при этом требуется 14 мг серебра на Вт. Они также выяснили, что использование серебра можно сократить на 26%, если в сочетании с голыми медными лентами использовать ЭКЛ с низким содержанием серебра.
«Мы провели первичный, предварительный анализ затрат. Более детальное исследование предстоит провести в сотрудничестве с нашими партнёрами, учитывая характеристики продукции, планируемые объёмы производства и другие особенности промышленных линий, — пояснил Монна. — Внедрение этой инновации требует совместной работы с производителями оборудования, особенно на этапах трафаретной печати и подключения, а также с поставщиками материалов. Подавляющее большинство этих партнёров находятся в Европе, что является преимуществом».
Монна также заявила, что INES в настоящее время планирует протестировать это новшество на реальных производственных линиях. “Мы тесно сотрудничаем с 3Sun по вопросам, связанным с сокращением использования серебра в модулях”, - сказал он. “Более того, некоторые из инноваций, которые мы разрабатываем, также могут быть перенесены на другие клеточные технологии и, следовательно, потенциально представляют интерес для других производителей”.
В январе компания 3Sun, подразделение итальянской компании Enel, занимающаяся производством гетеропереходных солнечных модулей, достигла эффективности преобразования энергии 30,8% для двухконтактного тандемного перовскит-кремниевого солнечного элемента.
Они также совместно разработали устройства отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) и в марте 2022 года достигли показателя эффективности преобразования энергии 24,47% для кремниевой солнечной батареи с гетеропереходом на основе легированного галлием кремния p-типа.