Forskere har utviklet en ny produksjonsteknikk som kan gjøre høyytelses solcellepaneler kraftigere – uten at de blir vesentlig vanskeligere eller dyrere å produsere.
Ved å kombinere en spesialutviklet sølvpasta med laserbehandling, har forskerteamet forbedret en type solcelle kjent som TOPCon (tunnel oxide passivated contact). Resultatet ble en sertifisert virkningsgrad på 26,31 prosent – noe som plasserer den blant de beste TOPCon-cellene som hittil er rapportert.
Mysteriet om de «små røde prikkene»: Kan være kjempestjerner som fødte universets første sorte hull
Forskningen er ledet av professor Ye Jichuns team ved Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, tilknyttet Chinese Academy of Sciences. Sammen med samarbeidspartnere fra Soochow University, Zhejiang Gonda Electronic Technology og JA Solar Technology har de nå publisert funnene i tidsskriftet Matter.
Utfordringen med metalldeler
Krystallinske silisiumsolceller dominerer solindustrien i dag, og TOPCon-teknologien har blitt stadig mer populær. Én av grunnene er at produsentene kan bruke lignende utstyr og prosesser som for konvensjonelle silisiumceller.
Men det finnes en utfordring: å lage de elektriske metallkontaktene på cellene.
Produsenter trykker vanligvis en sølv-aluminiumspasta på cellen og varmer den opp til høy temperatur. Dette skaper gode elektriske forbindelser som slipper strømmen ut av cellen. Men den intense varmen og aluminiumet kan skade de sårbare overflatelagene som hindrer energitap. I tillegg kan metallinjene bli bredere og dermed blokkere mer sollys fra å nå cellens aktive område.
Slik løste forskerne problemet
Forskerne utviklet en ny tilnærming som løser begge problemene.
Først laget de en aluminiumsfri sølvpasta med egenskaper som gjør at den beholder formen etter utskrift. Det gjør det mulig å produsere høyere og smalere metallinjer. De resulterende ledningsnettverkene oppnådde et høyde-bredde-forhold på 55 prosent – noe som betyr at de leder strøm effektivt samtidig som de dekker mindre av solcellens overflate. Dermed kan mer sollys treffe cellen.
Deretter kombinerte forskerne pastaen med en teknikk kalt laserforbedret kontaktoptimalisering (LECO). En laser skanner langs metallstrukturene mens en elektrisk spenning påføres. Dette skaper svært lokalisert oppvarming og etablerer gode elektriske kontakter på spesifikke punkter.
Fordi oppvarmingen kun skjer der den trengs, blir mye mindre av solcellens beskyttende overflatestruktur ødelagt sammenlignet med konvensjonelle høy temperatur-prosesser.
Rekordresultater
Kombinasjonen ga imponerende resultater. De ferdige TOPCon-cellene oppnådde en sertifisert virkningsgrad på 26,31 prosent. I tillegg målte de en kortslutningsstrømtetthet på 41,98 milliampere per kvadratcentimeter – noe forskerne sier er den høyeste sertifiserte verdien som hittil er rapportert for storfelts TOPCon-solceller.
Praktisk betydning for solindustrien
Oppdagelsen kan ha stor praktisk betydning for solcelleindustrien. I stedet for å ofre cellens beskyttende egenskaper for å oppnå gode elektriske kontakter, gir den nye pasta- og lasermetoden begge deler.
Fordi tilnærmingen også er utformet for å forbli kompatibel med storskala produksjon, kan den tilby en praktisk vei mot mer effektive kommersielle solcellepaneler – og til syvende og sist mer strøm fra den samme mengden sollys.
Liverpool har på plass sin fjerde signering – og denne er råsterk!
