Κατεύθυνση Ανάπτυξης Αντικατάστασης Φωτοβολταϊκής Πάστας Ασημιού
Η αντικατάσταση της πάστας αργύρου μπορεί να είναι η κύρια κατεύθυνση μείωσης του κόστους. Δεδομένου ότι η πάστα αντιπροσωπεύει ένα υψηλό ποσοστό του κόστους των μπαταριών χωρίς πυρίτιο, η μείωση της μοναδιαίας κατανάλωσης πάστας αργύρου ήταν πάντα η βασική κατεύθυνση μείωσης του κόστους του συνδέσμου μπαταρίας. Στο παρελθόν, η μείωση του κόστους γινόταν κυρίως με δύο τρόπους:
(1) Μείωση του πλάτους του λεπτού πλέγματος
(2) Αύξηση του αριθμού των κύριων πλεγμάτων. Όταν το κύριο πλέγμα αυξάνεται, το πλάτος γίνεται πιο λεπτό και η κατανάλωση αργύρου μειώνεται.
Στο σύστημα αργύρου, η μείωση στη χρήση πάστας είναι περιορισμένη, κυρίως επειδή η απόδοση των κυψελών της τρέχουσας μπαταρίας είναι υψηλότερη και ο ρόλος της πάστας είναι να συλλέγει ρεύμα. Είναι δύσκολο να συνεχιστεί η σημαντική μείωση του σχετικού ποσού εφαρμογής. Επομένως, η αντικατάσταση του αργύρου με ένα μέταλλο χαμηλότερου κόστους μπορεί να είναι η κύρια κατεύθυνση μείωσης του κόστους.
Η πάστα αλουμινίου έχει χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν, αλλά υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις σε μεγάλης κλίμακας εφαρμογή. Το αλουμίνιο είναι ένα μέταλλο που χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία και μπορεί να διατεθεί σε μεγάλες ποσότητες για την κατασκευή φωτοβολταϊκών. Έχει χαμηλό κόστος και μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος μη πυριτίου των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Η πάστα αλουμινίου υψηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια στην εποχή του PERC. Η ειδική αντίσταση του αλουμινίου είναι περίπου 1.7-1.8 φορές μεγαλύτερη από αυτή του αργύρου. Αν και η απώλεια αντίστασης γραμμής μπορεί να αντισταθμιστεί αυξάνοντας το πλάτος της γραμμής ή προστίθεται πυρίτιο στην πάστα αλουμινίου για να αναστείλει την αντίδραση μεταξύ πάστας αλουμινίου και πολυπυριτίου, μειώνοντας έτσι τον ανασυνδυασμό της διεπαφής και αυξάνοντας την τάση ανοίγματος της μπαταρίας, υπάρχει ακόμα κάποια κενό με ασήμι ως προς την ειδική αντίσταση.
Επιπλέον, το αλουμίνιο είναι δύσκολο να διαμορφωθεί. Υπό τις αυστηρότερες απαιτήσεις του λόγου διαστάσεων γραμμής πλέγματος και της ειδικής αντίστασης, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις στην επακόλουθη μεγάλης κλίμακας εφαρμογή κυψελών διπλής όψης υψηλής απόδοσης.
Η πάστα χαλκού σημειώνει πρόοδο. Η διαφορά ειδικής αντίστασης μεταξύ χαλκού και αργύρου είναι μικρή. Η βιομηχανία έχει σημειώσει κάποια πρόοδο στην εφαρμογή της πάστας χαλκού στο παρελθόν.
Το 2020, η FuturaSun κυκλοφόρησε τη σειρά "ZEBRA" των μονάδων IBC τύπου N για τις ευρωπαϊκές οικιακές φωτοβολταϊκές και βιομηχανικές και εμπορικές αγορές, χρησιμοποιώντας πάστα χαλκού στην πάστα. Τα ηλεκτρόδια χαλκού έχουν καλή απόδοση στις ηλεκτρικές ιδιότητες συγκόλλησης και σταθερότητα:
α) Όσον αφορά τη συγκόλληση, όταν η θερμοκρασία συγκόλλησης αυξάνεται στους 440 βαθμούς, η δύναμη αποκόλλησης φτάνει τα 0,76 N/mm, που είναι κοντά στο επίπεδο δύναμης αποκόλλησης των παραδοσιακών ράβδων πάστας αργύρου.
β) Όσον αφορά τη σταθερότητα της ηλεκτρικής απόδοσης, η ηλεκτρική απόδοση όλων των εξαρτημάτων πριν από το TC600 παραμένει σταθερή, παρουσιάζοντας καλή θερμομηχανική σταθερότητα.
Η έρευνα και η ανάπτυξη της πάστας χαλκού είναι δύσκολη και άλλες προσεγγίσεις αναμένεται επίσης να λύσουν τις δυσκολίες στην εφαρμογή της πάστας χαλκού. Η εφαρμογή της πάστας χαλκού δεν χρειάζεται μόνο να λαμβάνει υπόψη τη σύνδεση της πάστας αλλά και τη δυσκολία των μεταγενέστερων κατασκευαστών μπαταριών να εφαρμόσουν τη συνεργασία. Για τον ίδιο τον σύνδεσμο πάστας, ο πυρήνας της εφαρμογής της πάστας χαλκού είναι η επίλυση τριών προβλημάτων:
1. Η Οξειδωσιμότητα του Χαλκού:Ο χαλκός είναι πιο ενεργός και οξειδώνεται εύκολα κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης σε υψηλή θερμοκρασία και η αντιοξειδωτική επεξεργασία είναι ιδιαίτερα κρίσιμη.
2. Διάχυση:Η πάστα αργύρου σχηματίζει ένα κράμα μετά την πυροσυσσωμάτωση και ο χαλκός διαχέεται εύκολα στο στοιχείο της μπαταρίας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης. Τα άτομα χαλκού είναι πιο πιθανό να επηρεάσουν τη σύνδεση PN.
3. Σταθερότητα συγκόλλησης:Τα εξαρτήματα ZEBRA έχουν σημειώσει μεγάλη πρόοδο στη συγκόλληση και η δύναμη αποκόλλησης είναι κοντά στο επίπεδο αποκόλλησης των παραδοσιακών ράβδων πάστας αργύρου, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει ένα συγκεκριμένο κενό.
Επιπλέον, η πάστα χαλκού μπορεί να έχει διαφορετικές λύσεις όσον αφορά την επιλογή της πρώτης ύλης σκόνης χαλκού, την μετα-επεξεργασία (όπως αντιοξειδωτική), τη σύνθεση, τα πρόσθετα, τις ειδικές λεπτομέρειες πυροσυσσωμάτωσης κ.λπ., και τα εμπόδια της βιομηχανίας αναμένεται να είναι υψηλότερα.