Direzione dello sviluppo della sostituzione della pasta d'argento fotovoltaica
La sostituzione della pasta d'argento può essere la direzione principale della riduzione dei costi. Poiché la pasta rappresenta un’elevata percentuale del costo delle batterie non al silicio, la riduzione del consumo unitario di pasta d’argento è sempre stata la direzione chiave di riduzione dei costi del collegamento della batteria. In passato, la riduzione dei costi veniva ottenuta principalmente attraverso due modi:
(1) Ridurre la larghezza della griglia fine
(2) Aumento del numero delle reti principali. Quando la griglia principale viene aumentata, la larghezza diventa più sottile e il consumo di argento si riduce.
Nel sistema argento, la riduzione dell’utilizzo della pasta è limitata, principalmente perché l’efficienza delle attuali celle della batteria è maggiore e il ruolo della pasta è quello di raccogliere corrente. È difficile continuare a ridurre significativamente l'importo relativo delle domande. Pertanto, la sostituzione dell’argento con un metallo a basso costo potrebbe essere la principale direzione di riduzione dei costi.
La pasta di alluminio è già stata utilizzata in precedenza, ma ci sono alcune sfide nell'applicazione su larga scala. L'alluminio è un metallo comunemente utilizzato nell'industria e può essere fornito in grandi quantità per la produzione fotovoltaica. Ha un costo contenuto e può ridurre significativamente il costo non silicico delle celle fotovoltaiche. La pasta di alluminio ad alta temperatura è stata utilizzata per molti anni nell'era PERC. La resistività dell'alluminio è circa 1,7-1,8 volte quella dell'argento. Sebbene la perdita di resistenza di linea possa essere compensata aumentando la larghezza della linea, oppure aggiungendo silicio alla pasta di alluminio per inibire la reazione tra pasta di alluminio e polisilicio, riducendo così la ricombinazione dell'interfaccia e aumentando la tensione di apertura della batteria, esiste ancora un certo divario con l’argento in termini di resistività.
Inoltre, l’alluminio è difficile da modellare. Considerati i requisiti più severi in termini di proporzioni e resistività della linea della griglia, ci sono ancora alcune sfide nella successiva applicazione su larga scala di celle bifacciali ad alta efficienza.
La pasta di rame sta facendo progressi. La differenza di resistività tra rame e argento è piccola. L'industria ha già fatto alcuni progressi nell'applicazione della pasta di rame.
Nel 2020, FuturaSun ha lanciato la serie "ZEBRA" di moduli IBC di tipo N per i mercati europei fotovoltaico domestico e industriale e commerciale, utilizzando pasta di rame nella pasta. Gli elettrodi di rame hanno buone prestazioni nella saldatura di proprietà elettriche e stabilità:
a) In termini di saldatura, quando la temperatura di saldatura viene aumentata a 440 gradi, la forza di pelatura raggiunge 0,76 N/mm, che è vicina al livello di forza di pelatura delle tradizionali sbarre in pasta d'argento;
b) In termini di stabilità delle prestazioni elettriche, le prestazioni elettriche di tutti i componenti prima del TC600 rimangono stabili, mostrando una buona stabilità termomeccanica.
La ricerca e lo sviluppo della pasta di rame sono difficili e si prevede che anche altri approcci risolveranno le difficoltà nell'applicazione della pasta di rame. L’applicazione della pasta di rame non deve solo considerare il collegamento della pasta, ma anche la difficoltà dei produttori di batterie a valle di attuare la cooperazione. Per quanto riguarda il collegamento in pasta stesso, il nucleo dell'applicazione della pasta di rame è risolvere tre problemi:
1. L'ossidabilità del rame:Il rame è più attivo e si ossida facilmente durante la sinterizzazione ad alta temperatura e il trattamento antiossidante è particolarmente critico;
2. Diffusione:La pasta d'argento forma una lega dopo la sinterizzazione e il rame si diffonde facilmente sulla cella della batteria durante il processo di sinterizzazione. È più probabile che gli atomi di rame influenzino la giunzione PN;
3. Stabilità della saldatura:I componenti ZEBRA hanno fatto grandi progressi nella saldatura e la forza di pelatura è vicina al livello di pelatura delle tradizionali sbarre in pasta d'argento, ma c'è ancora un certo divario.
Inoltre, la pasta di rame può avere soluzioni diverse in termini di selezione della polvere di rame della materia prima, post-lavorazione (come antiossidazione), formulazione, additivi, dettagli specifici di sinterizzazione, ecc., e si prevede che le barriere del settore saranno più alto.