Forskare har utvecklat en ny tillverkningsteknik som kan göra högpresterande solpaneler kraftfullare – utan att göra dem betydligt svårare eller dyrare att tillverka.
Genom att kombinera en särskilt utvecklad silverpasta med laserbehandling har forskarteamet förbättrat en typ av solcell som kallas TOPCon (tunneloxid passivated contact). Resultatet blev en certifierad effektivitet på 26,31 procent – vilket placerar den bland de bästa TOPCon-celler som rapporterats hittills.
Mysteriet med de ”små röda prickarna”: Kan vara jättestjärnor som gav upphov till universums första svarta hål
Forskningen leds av professor Ye Jichuns team vid Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, som är knutet till Kinesiska vetenskapsakademin. Tillsammans med samarbetspartners från Soochow University, Zhejiang Gonda Electronic Technology och JA Solar Technology har de nu publicerat resultaten i tidskriften Matter.
Utmaningen med metalldelar
Kristallina kiselsolceller dominerar solenergiindustrin idag, och TOPCon-teknologin har blivit alltmer populär. En av anledningarna är att tillverkare kan använda liknande utrustning och processer som för konventionella kiselceller.
Men det finns en utmaning: att skapa elektriska metallkontakter på cellerna.
Tillverkarna skriver vanligtvis ut en silver-aluminium-pasta på cellen och värmer den till hög temperatur. Detta skapar bra elektriska förbindelser som släpper ut strömmen ur cellen. Men den intensiva värmen och aluminiumet kan skada de sårbara ytskikten som förhindrar energiförlust. Dessutom kan metalllinjerna bli bredare, vilket blockerar mer solljus från att nå cellens aktiva område.
Hur forskarna löste problemet
Forskarna utvecklade en ny metod som löser båda problemen.
Först tillverkade de en aluminiumfri silverpasta med egenskaper som gör att den behåller sin form efter tryckning. Detta gör det möjligt att producera högre och smalare metalllinjer. De resulterande ledningsnäten uppnådde ett höjd-till-bredd-förhållande på 55 procent – vilket innebär att de leder elektricitet effektivt samtidigt som de täcker mindre av solcellens yta. Därmed kan mer solljus träffa cellen.
Därefter kombinerade forskarna pastan med en teknik som kallas laserförbättrad kontaktoptimering (LECO). En laser skannar längs metallstrukturerna medan en elektrisk spänning appliceras. Detta skapar mycket lokal uppvärmning och etablerar bra elektriska kontakter på specifika punkter.
Eftersom uppvärmningen endast sker där den behövs, förstörs mycket mindre av solcellens skyddande ytstruktur jämfört med konventionella högtemperaturprocesser.
Rekordresultat
Kombinationen gav imponerande resultat. De färdiga TOPCon-cellerna uppnådde en certifierad effektivitet på 26,31 procent. Dessutom mätte de en kortslutningstäthet på 41,98 milliampere per kvadratcentimeter – vilket forskarna säger är det högsta certifierade värdet hittills för storfältssolceller med TOPCon.
Praktisk betydelse för solenergiindustrin
Upptäckten kan få stor praktisk betydelse för solcellsindustrin. Istället för att offra cellens skyddande egenskaper för att uppnå bra elektriska kontakter, erbjuder den nya pastan och lasermetoden båda delarna.
Eftersom metoden också är utformad för att vara kompatibel med storskalig produktion kan den erbjuda en praktisk väg mot effektivare kommersiella solpaneler – och i slutändan mer effekt från samma mängd solljus.
Liverpool har sin fjärde värvning på plats – och denna är mycket stark!
