כיוון הפיתוח של החלפת משחת כסף פוטו-וולטאית

החלפת משחת כסף עשויה להיות הכיוון העיקרי להפחתת עלויות. מאחר שהדבק מהווה חלק גבוה מהעלות הלא-סיליקונית של סוללות, הפחתת צריכת היחידה של משחת כסף הייתה תמיד כיוון הפחתת העלויות העיקרי של קישור הסוללה. בעבר, הפחתת עלויות הושגה בעיקר בשתי דרכים:

(1) הקטנת רוחב הרשת העדינה

(2) הגדלת מספר הרשתות הראשיות. כאשר הרשת הראשית מוגדלת, הרוחב הופך דק יותר וצריכת הכסף מצטמצמת.

במערכת הכסף, ההפחתה בשימוש בדבק מוגבלת, בעיקר בגלל שהיעילות של תאי הסוללה הנוכחיים גבוהה יותר, ותפקיד הדבק הוא לאסוף זרם. קשה להמשיך ולהפחית משמעותית את כמות המריחה היחסית. לכן, החלפת כסף במתכת בעלות נמוכה יותר עשויה להיות הכיוון העיקרי להפחתת עלויות.

נעשה שימוש בעבר במשחת אלומיניום, אך ישנם אתגרים מסוימים ביישום בקנה מידה גדול. אלומיניום היא מתכת נפוצה בתעשייה וניתן לספק אותה בכמויות גדולות לייצור פוטו-וולטאי. יש לו עלות נמוכה והוא יכול להפחית משמעותית את העלות הלא-סיליקון של תאים פוטו-וולטאיים. משחת אלומיניום בטמפרטורה גבוהה הייתה בשימוש במשך שנים רבות בעידן PERC. ההתנגדות של אלומיניום היא בערך פי 1.7-1.8 מזו של כסף. למרות שניתן לפצות על אובדן התנגדות הקו על ידי הגדלת רוחב הקו, או להוסיף סיליקון למשחת האלומיניום כדי לעכב את התגובה בין משחת אלומיניום לפוליסיליקון, ובכך להפחית את ריקומבינציית הממשק ולהגדיל את מתח פתיחת הסוללה, עדיין ישנה פער עם כסף מבחינת התנגדות.

בנוסף, אלומיניום קשה לעצב. תחת הדרישות המחמירות יותר של יחס גובה-רוחב של קו רשת והתנגדות, יש עדיין אתגרים מסוימים ביישום בקנה מידה גדול של תאים דו-פנים בעלי יעילות גבוהה.

משחת נחושת מתקדמת. הפרש ההתנגדות בין נחושת לכסף קטן. התעשייה עשתה התקדמות מסוימת ביישום משחת נחושת בעבר.

בשנת 2020 השיקה FuturaSun את סדרת "ZEBRA" של מודולי IBC מסוג N עבור השווקים הפוטו-וולטאיים הביתיים והתעשייה והמסחרי באירופה, תוך שימוש במשחת נחושת במשחה. לאלקטרודות נחושת ביצועים טובים בריתוך תכונות חשמליות ויציבות:

א) במונחים של ריתוך, כאשר טמפרטורת הריתוך מוגברת ל-440 מעלות, כוח הקילוף מגיע ל-0.76N/mm, שזה קרוב לרמת כוח הקילוף של פסים מסורתיים של משחת כסף;

ב) מבחינת יציבות הביצועים החשמליים, הביצועים החשמליים של כל הרכיבים לפני TC600 נשארים יציבים, ומציגים יציבות תרמו-מכאנית טובה.

המחקר והפיתוח של משחת נחושת קשים, וגם גישות אחרות צפויות לפתור את הקשיים ביישום משחת נחושת. היישום של משחת נחושת צריך לשקול לא רק את הקישור להדבקה אלא גם את הקושי של יצרני סוללות במורד הזרם ליישם שיתוף פעולה. עבור קישור ההדבקה עצמו, הליבה של היישום של משחת נחושת היא לפתור שלוש בעיות:

1. יכולת החמצון של נחושת:נחושת פעילה יותר ומתחמצנת בקלות במהלך סינטר בטמפרטורה גבוהה, והטיפול נגד חמצון הוא קריטי במיוחד;

2. דיפוזיה:משחת כסף יוצרת סגסוגת לאחר סינטר, ונחושת קלה לפיזור על תא הסוללה במהלך תהליך הסינטר. אטומי נחושת נוטים יותר להשפיע על צומת PN;

3. יציבות ריתוך:רכיבי ZEBRA עשו התקדמות רבה בריתוך, וכוח הקילוף קרוב לרמת הקילוף של פסי פסים מסורתיים של משחת כסף, אך עדיין יש פער מסוים.

בנוסף, למשחת נחושת עשויות להיות פתרונות שונים מבחינת בחירת אבקת נחושת חומר גלם, עיבוד לאחר (כגון אנטי חמצון), ניסוח, תוספים, פרטי סינטר ספציפיים וכו', והחסמים בתעשייה צפויים להיות גבוה יותר.