Kierunek rozwoju wymiany pasty fotowoltaicznej ze srebrem
Głównym kierunkiem redukcji kosztów może być wymiana pasty srebrnej. Ponieważ pasta stanowi dużą część kosztów akumulatorów innych niż krzemowe, zmniejszenie jednostkowego zużycia pasty srebrnej zawsze było kluczowym kierunkiem redukcji kosztów ogniwa akumulatorowego. W przeszłości redukcję kosztów osiągano głównie na dwa sposoby:
(1) Zmniejszenie szerokości drobnej siatki
(2) Zwiększenie liczby głównych sieci. Zwiększenie siatki głównej powoduje zmniejszenie szerokości i zmniejszenie zużycia srebra.
W systemie srebrnym ograniczenie zużycia pasty jest ograniczone, głównie ze względu na wyższą wydajność ogniw prądowych, a rolą pasty jest zbieranie prądu. Trudno jest w dalszym ciągu znacznie zmniejszać względną ilość stosowanego preparatu. Dlatego głównym kierunkiem redukcji kosztów może być zastąpienie srebra tańszym metalem.
Pastę aluminiową stosowano już wcześniej, jednak jej zastosowanie na dużą skalę wiąże się z pewnymi wyzwaniami. Aluminium jest metalem powszechnie stosowanym w przemyśle i może być dostarczane w dużych ilościach do produkcji fotowoltaiki. Ma niski koszt i może znacznie obniżyć koszt ogniw fotowoltaicznych bez krzemu. Wysokotemperaturowa pasta aluminiowa była stosowana od wielu lat w erze PERC. Rezystywność aluminium jest około 1,7-1,8 razy większa niż w przypadku srebra. Chociaż utratę rezystancji linii można kompensować poprzez zwiększenie szerokości linii lub do pasty aluminiowej dodaje się krzem w celu zahamowania reakcji pasty aluminiowej z polikrzemem, zmniejszając w ten sposób rekombinację interfejsu i zwiększając napięcie otwarcia akumulatora, nadal istnieje pewien lukę w stosunku do srebra pod względem rezystywności.
Ponadto aluminium jest trudne do kształtowania. Zgodnie z bardziej rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi współczynnika kształtu linii siatki i rezystywności, nadal istnieją pewne wyzwania w późniejszym zastosowaniu na dużą skalę wysokowydajnych ogniw dwustronnych.
Pasta miedziana robi postępy. Różnica w oporności miedzi i srebra jest niewielka. Przemysł poczynił już pewne postępy w stosowaniu pasty miedzianej.
W 2020 roku FuturaSun wprowadziła na rynek serię modułów IBC typu N „ZEBRA” przeznaczonych na europejskie rynki fotowoltaiczne dla gospodarstw domowych oraz na rynki przemysłowe i komercyjne, wykorzystujące pastę miedzianą w paście. Elektrody miedziane charakteryzują się dobrymi właściwościami elektrycznymi i stabilnością spawania:
a) Jeśli chodzi o spawanie, gdy temperatura zgrzewania zostanie zwiększona do 440 stopni, siła odrywania osiąga 0,76 N/mm, co jest zbliżone do poziomu siły odrywania w przypadku tradycyjnych szyn zbiorczych z pasty srebrnej;
b) Pod względem stabilności wydajności elektrycznej, wydajność elektryczna wszystkich komponentów przed TC600 pozostaje stabilna, wykazując dobrą stabilność termomechaniczną.
Badania i rozwój pasty miedzianej są trudne i oczekuje się, że inne podejścia rozwiążą trudności w stosowaniu pasty miedzianej. Stosowanie pasty miedzianej wymaga nie tylko uwzględnienia połączenia pasty, ale także trudności dalszych producentów akumulatorów we nawiązaniu współpracy. W przypadku samego łącza pasty istotą zastosowania pasty miedzianej jest rozwiązanie trzech problemów:
1. Utlenianie miedzi:Miedź jest bardziej aktywna i łatwo utlenia się podczas spiekania w wysokiej temperaturze, a obróbka przeciwutleniająca jest szczególnie istotna;
2. Dyfuzja:Pasta srebrna po spiekaniu tworzy stop, a miedź łatwo dyfunduje na ogniwo akumulatora podczas procesu spiekania. Atomy miedzi z większym prawdopodobieństwem wpływają na złącze PN;
3. Stabilność spawania:Komponenty ZEBRA poczyniły ogromne postępy w spawaniu, a siła odrywania jest zbliżona do poziomu odrywania tradycyjnych szyn zbiorczych z pastą srebrną, jednak nadal istnieje pewna luka.
Ponadto pasta miedziana może mieć różne rozwiązania pod względem doboru surowca w postaci proszku miedzi, obróbki końcowej (takiej jak przeciwutlenianie), receptury, dodatków, konkretnych szczegółów spiekania itp., a oczekuje się, że bariery branżowe zostaną wyższy.