В солнечной энергетике серебро используется в виде токопроводящей пасты при производстве кремниевых солнечных элементов (ячеек). Солнечные элементы отводят ток, генерируемый световым излучением в полупроводниковом материале, через металлические электроды на передней и задней части. Для этой цели на ячейке обычно наносится тонкая контактная сетка методом планшетной трафаретной печати, которая, с одной стороны, должна занимать (и затенять) как можно меньшую поверхность активной ячейки, а с другой стороны, должна иметь достаточную проводимость. Возникающий здесь технологический вызов: реализовать наименьшие из возможных и непрерывные контактные пальцы с достаточной высотой для хорошей боковой проводимости. Печать тончайших контактных пальцев требует использования сложных специальных экранов и паст для металлизации, а также совершенного владения процессом металлизации с помощью трафаретной печати.
«В тесном сотрудничестве с промышленными партнерами в области тонкой металлизации, в частности с производителями экранов Koenen GmbH и Murakami Co. Ltd. и поставщиками химии из Kissel + Wolf GmbH, нам удалось уменьшить ширину контактных пальцев до менее чем 20 микрон — это на 30-40 процентов меньше по сравнению с сегодняшним отраслевым стандартом», — объясняет д-р Андреас Лоренц из Fraunhofer ISE.
Ученые провели два независимых испытания с использованием мелкоячеистых экранов для металлизации солнечных элементов PERC. Используя новый мелкоячеистый экран, можно достичь контакта пальцев шириной всего 19 мкм и высотой 18 мкм за один шаг печати. Команда утверждает, что более тонкие пальцы не только снижают содержание серебра, но и улучшают электрические свойства. Они позволяют значительно снизить потери энергии при интеграции модуля, особенно в новых технологиях, таких как солнечные элементы с 8-15 токопроводящими шинами (Busbars).
Более того, отмечаются и эстетические преимущества. При такой толщине контактных пальцев сетка на солнечном модуле практически не видна. Поэтому новая технология будет способствовать применению фотоэлектрических модулей в тех случаях, где востребованы однородные поверхности.
Фотоэлектрическая солнечная энергетика – крупный потребитель серебра. В 2018 на неё пришлось 7,8% глобального спроса на этот ценный металл (данные: Statista).
Производство солнечных модулей – весьма инновационный процесс, где ни на минуту не прекращаются поиски возможностей снижения издержек. Удельное потребление серебра (на ватт) постоянно снижается. Кроме того, давно ведутся работы по внедрению в производство солнечных панелей заменителей серебра, основным из которых является медь. В то же время в связи с нерешенностью ряда технических вопросов процесс замены серебра на медь происходит медленнее, чем ранее прогнозировалось.
По оценке Института серебра (Silver Institute), несмотря на прогнозируемый бурный рост солнечной энергетики, потребление этого металла в секторе не увеличится, а сократится – благодаря внедрению инноваций и снижению материалоемкости изделий. Новое открытие учёных из Fraunhofer ISE подтверждает эту оценку.
Ранее ЭлектроВести писали, что технология производства черепичных солнечных батарей представляет собой чрезвычайно интересную разработку соединения фотоэлементов, у которой есть несколько преимуществ по сравнению со стандартными солнечными батареями, а именно: более низкие омические потери, лучший коэффициент использования площади, более низкая температура при обработке, более низкая рабочая температура, что приводит к увеличению выработки электроэнергии, а также к повышению эстетики внешнего вида благодаря отсутствию видимых шин и ленточных проводников.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
