Fonte: fraunhofer
Juntamente com seus parceiros de projeto, os cientistas do Centro de Avaliação de Tecnologia Fotovoltaica PV-TEC do Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar ISE em Freiburg conseguiram melhorar o processo tradicional de serigrafia para a metalização fina de células solares de silício. Usando telas de linhas finas especialmente desenvolvidas, a equipe do projeto conseguiu criar dedos de contato com uma largura de apenas 19 µm e uma altura de 18 µm em uma única etapa de impressão. Isso significa que são necessários até 30% menos prata, o que leva a uma redução significativa nos custos de fabricação.
As células solares de silício dependem de eletrodos de metal nos lados dianteiro e traseiro para transportar a energia elétrica gerada no material semicondutor pela irradiação da luz. Para esse fim, normalmente é usado um processo de impressão de tela plana para imprimir uma grade de contato fina na parte frontal da célula. Essa grade deve bloquear o mínimo possível a superfície ativa da célula da exposição à luz e deve ser suficientemente condutora para manter baixa a resistência em série das células solares. O desafio tecnológico no processo de serigrafia consiste em criar os dedos de contato contínuo mais estreitos possíveis, com uma altura suficiente para uma boa condutividade lateral. A impressão de dedos de contato extremamente finos requer o uso de telas especializadas e pastas de metalização altamente projetadas, além do domínio completo do processo de metalização de serigrafia.
“ Trabalhando em conjunto com parceiros do setor na metalização de serigrafia de linhas finas, em particular com os fabricantes de telas Koenen GmbH e Murakami Co. Ltd., bem como o fornecedor de produtos químicos para telas Kissel + Wolf GmbH, conseguimos reduzir a largura dos dedos de contato para menos de 20 micrômetros - uma redução de 30 a 40% em comparação com o padrão atual do setor ”, explica o Dr.-Ing. Andreas Lorenz, gerente de projetos do grupo Printing Technology do Fraunhofer ISE. Telas inovadoras de malha fina foram usadas na metalização de células solares de emissor passivado e contato traseiro (PERC) em duas séries de testes independentes. O uso dessa tela tornou possível criar dedos de contato com uma largura de apenas 19 µm e uma altura de 18 µm em uma única etapa de impressão. Não são apenas os dedos de contato extremamente estreitos, suas propriedades elétricas também são excelentes. Quando integrados aos módulos - particularmente às novas tecnologias, como a interconexão de múltiplos barramentos com 8 a 15 barramentos -, eles permitem uma redução notável da perda de energia nos dedos de contato. Esses processos de impressão de tela recém-desenvolvidos requerem até 30% menos prata em comparação com o padrão atual do setor, com uma largura de dedo de contato de aproximadamente 30 µm.
Como parte do experimento, as células solares PERC foram metalizadas usando os parâmetros ótimos de tela; uma largura nominal de dedo de 24 µm foi selecionada devido à limitação em relação ao número disponível de barramentos na célula solar (neste caso, 5). A melhor célula solar PERC nesta série de testes alcançou uma eficiência de h = 22,1%.
“ Usando sistemas de tela e pasta altamente projetados para metalização por linhas finas, seria possível começar a fabricar células solares com dedos de contato quase invisíveis em escala industrial em um futuro próximo. Isso representaria uma grande vantagem para aplicações em energia fotovoltaica integrada, onde superfícies estéticas e homogêneas de módulos estão em demanda ”, diz Dr. Florian Clement, chefe do Departamento de Tecnologia de Produção - Estruturação e Metalização do Fraunhofer ISE.
Os resultados dessas séries de testes serão apresentados em duas próximas conferências PV - a 36ª PVSEC da UE em Marselha, França, e a 29ª PVSEC em Xi'an, China.
O projeto colaborativo “FINALE”, que concentra o desenvolvimento de processos de impressão em tela fina e nos quais os pesquisadores alcançaram parcialmente esses resultados, foi financiado pelo Ministério Federal Alemão para Assuntos Econômicos e Energia BMWi e conduzido em colaboração com os parceiros da indústria Koenen GmbH , Kissel + Wolf GmbH e Wickon Hightech GmbH.
Outros resultados de impressão em tela fina apresentados aqui foram realizados em cooperação entre a Murakami Co. Ltd. e a Fraunhofer ISE.
