Ключ до серійного виробництва 730 Вт: як трафаретний друк із повністю відкритим трафаретом підвищує ККД?
На тлі стрімкого розвитку світової фотоелектричної галузі Risen Energy незмінно лідирує в секторі завдяки багаторічному досвіду та інноваціям у технології гетероперехідних (HJT) елементів. 15 жовтня Risen оголосила про масове виробництво своєї проривної серії Hyper-ion Pro потужністю 730 Вт+, встановивши новий галузевий орієнтир найвищої потужності одного сонячного модуля. За цим досягненням стоять підвищення ефективності елементів та оптимізоване застосування нових матеріалів і технологій герметизації. Ключова інновація, що стоїть за цим успіхом, — технологія стенсильного друку з повним відкриттям, яку ми детально розглянемо в цій статті.
У сонячних елементах електроди друкують і на лицьовій, і на тильній стороні, щоб утворити щільний омічний контакт із PN-переходом. Електрод на лицьовій стороні, що приймає світло, називають верхнім електродом; зазвичай його виконують у вигляді струмозбірних ліній для збирання фотогенерованого струму. Електрод на тильній стороні називають тильним електродом. Хоча для створення цих електродів можна використовувати різні методи — вакуумне осадження, гальванічне нанесення та трафаретний друк, — саме трафаретний друк залишається найпоширенішим і найекономічнішим методом у фотоелектричній галузі завдяки своїй продуктивності.
Щоб підвищити характеристики гетероперехідних сонячних елементів з погляду виготовлення електродів, зазвичай вдосконалюють три аспекти:
Мінімізація ширини струмозбірних ліній для зменшення затінення і, відповідно, збільшення густини струму сонячних елементів.
Використання передових паст для металізації, щоб підвищити коефіцієнт заповнення сонячних елементів.
Формування струмозбірних ліній з вищим аспектним відношенням для підвищення коефіцієнта заповнення сонячного елемента.
Розробка та впровадження стенсильного друку з повним відкриттям насамперед спрямовані на підвищення ефективності та зниження витрат для сонячних елементів HJT за рахунок першого та третього з наведених вище пунктів.
Технологія стенсильного друку з повним відкриттям: ідеальне поєднання ефективності та точності
Трафаретний друк — це технологія, що використовує сітчастий малюнок, у якому одні комірки сітки пропускають пасту, а інші — ні. Під час друку пасту наносять на один край трафарету, а ракель, рухаючись до іншого краю, створює тиск і продавлює пасту крізь отвори сітки на підкладку, як показано на рисунку 1.
Рисунок 1. Схема трафаретного друку
У традиційному трафаретному друку сітчасті трафарети плетуть з дроту з нержавіючої сталі (вольфраму) з різним розміром комірок і покривають PI-плівкою з фоточутливим клеєм. Існує два основні типи сітчастих трафаретів: стандартний сітчастий трафарет із кутом 22,5° і безвузлова сітка з кутами 0° та 90°, як показано на рисунку 2. У ході еволюції технології трафаретного друку, щоб поліпшити форму струмозбірних ліній, галузь поступово перейшла від стандартних сітчастих трафаретів до безвузлових.
(a) Стандартна (b) безвузлова
Рисунок 2. Порівняння стандартного (a) та безвузлового (b) сітчастого трафарету
У технології стенсильного друку з повним відкриттям використовується спеціально розроблений стенсил зі 100-відсотковим відкриттям, тобто жодні волокна сітки не перекривають площу отвору, що забезпечує вище пропускання пасти, як показано на рисунку 3. Це вдосконалення дає низку суттєвих переваг для виробництва сонячних елементів і має великий потенціал, особливо в процесі металізації гетероперехідних елементів.
(a) стандартний (b) стенсил з повним відкриттям
Рисунок 3. Порівняння стандартного трафарету (a) та стенсила з повним відкриттям (b)
1.Високоточний друк для підвищення ефективності фотоелектричного перетворення
Стенсильний друк з повним відкриттям дав змогу отримати тонкі струмозбірні лінії шириною менше ніж 25 мкм, а подальша оптимізація, як очікується, зменшить ширину до менше ніж 20 мкм, як показано на рисунку 4. Тонші струмозбірні лінії значно зменшують затінення поверхні елемента, збільшуючи активну світлоприймальну площу й ефективно підвищуючи ефективність фотоелектричного перетворення. Розробивши різні варіанти ширини та кількості струмозбірних ліній з урахуванням затінення й опору, Risen Energy випробуваннями знайшла оптимальне поєднання, яке покращило струм короткого замикання (Isc) і коефіцієнт заповнення (FF), що дало приріст ефективності елемента на 0,12 %.
(a) Порівняння ширини струмозбірних ліній (b) Порівняння аспектного відношення
Рисунок 4. Різниця в ширині струмозбірних ліній та аспектному відношенні між стенсильним і трафаретним друком
2.Менша витрата пасти та нижчі витрати на металізацію
Стенсил з повним відкриттям покращує пропускання пасти, знижуючи її витрату до 20 %, як показано на рисунку 5. З огляду на високу вартість пасти у виробництві сонячних елементів стенсильний друк може ефективно знизити витрати на металізацію та зробити виробництво економічнішим.
(a) Результат стенсильного друку (b) Результат трафаретного друку
(c) Ширина ліній стенсильного друку (d) Ширина ліній трафаретного друку
Рисунок 5. Порівняння результатів друку та ширини ліній під час стенсильного і трафаретного друку
3.Вища якість друку та менший опір
Струмозбірні лінії, отримані стенсильним друком з повним відкриттям, рівномірні та пласкі, з меншим розкидом висоти порівняно з традиційним трафаретним друком. Такий високоякісний друк зменшує опір струмозбірних ліній, покращуючи коефіцієнт заповнення (FF) елемента. Вищий коефіцієнт заповнення забезпечує стабільнішу вихідну потужність у практичному застосуванні, ще більше покращуючи загальні характеристики елемента.
4.Довший ресурс друку та вища продуктивність виробництва
Стенсил з повним відкриттям, виготовлений зі стійкої до проколів і зносу сталі, служить значно довше за традиційний сітчастий трафарет — щонайменше вдвічі. Це зменшує частоту заміни сіток і витрати на обслуговування та забезпечує стабільну продуктивність виробництва. Для великих виробників фотоелектричної продукції ця перевага не лише підвищує стабільність виробництва, а й знижує довгострокові експлуатаційні витрати.
Переваги Risen Energy у дослідженнях і розробках та ідеальне поєднання зі стенсильним друком з повним відкриттям
Значний технічний досвід Risen Energy та інвестиції в дослідження й розробку гетероперехідних елементів створюють міцну основу для застосування та оптимізації технології стенсильного друку з повним відкриттям. Досвідчена команда досліджень і розробок компанії зосереджується на оптимізації матеріалів, процесів та обладнання, щоб кожна нова технологія досягала оптимальних показників у виробництві.
Застосувавши стенсильний друк з повним відкриттям у виробництві гетероперехідних елементів, Risen Energy успішно оптимізувала як ефективність, так і витрати. Цей прорив став вирішальним для масового виробництва серії Hyper-ion Pro 730 Вт+. Надалі Risen Energy продовжить рухати фотоелектричні інновації, сприяючи сталому зростанню світового сектору відновлюваної енергетики.