科学家用激光技术实现晶硅电池高效连接，可节省30%银

2023-03-31 09:51

近期，德国弗劳恩霍夫太阳能研究所（Fraunhofer ISE）的科学家们开发出了一种新的激光技术，它可以减少太阳能电池板生产中使用的银量，并使用薄铝箔实现极高的组件效率。

在这项被称为“FoilMet”的新技术中，Fraunhofer ISE的研究人员使用一层薄薄的铝箔将相邻的太阳能电池连接在一个模块中。该团队观察到，这一过程中，每片晶硅电池的连接过程不到十分之一秒。科学家们使用一种独特的激光微焊接机制将铝膜连接到导体路径上，同时将其连接到中间区域的氮化硅表面。

由于不需要使用导电粘合剂（电胶）或焊接技术来连接电池，这种使用激光铝箔的连接方案节省了资源——白银消耗量减少了30％。而且由于薄膜和电极之间的接触电阻非常低，在太阳能模块部分的实验中产生了更高的效率。目前，该团队也已成功实现使用铝作为含铅焊料或银粘合剂的铜连接器的潜在替代品。

据介绍，实验中采取的组串设计是弯曲的。机械柔性连接不仅可以实现串的灵活弯曲设计，还可以作为叠瓦电池布置，以实现最大的组件效率。

当下，全球研究人员正致力于研究银在太阳能组件制造中的使用及带来相关问题——银的使用引发了人们对太阳能电池互连的担忧。Fraunhofer ISE科学家在他们的模块中部署的固体机械粘附力超出了金属箔的潜力，激光铝箔帮助团队在瓦片结构中建立了相互连接，其中太阳能电池在相互靠近的同时形成了轻微的重叠。

总体而言，根据Fraunhofer ISE科学家的说法，“FoilMet”技术对于大规模生产太阳能组件具有成本效益，可以保持更高的效率。

Fraunhofer ISE的结构和金属化主管Jan Nekarda指出：“我们技术的亮点在于——由于电阻低，它提升了模块效率和美观度。瓦片结构结合非常高的机械灵活性的连接，注定成为集成光伏的一种成功的小众应用。另一方面，成本和材料节省的巨大潜力，使这一过程对光伏大众市场来说更加有意义。”

全球各地的研究人员正在进行实验，以发现太阳能组件中银的潜在替代品。毕竟，像银、铟和铋这样的金属在地球上是稀缺的。根据新南威尔士大学光伏可再生能源与工程学院（SPREE）研究人员的一份报告，这种稀缺性很可能阻碍数太瓦规模的光伏可持续生产。

2022年2月，Fraunhofer ISE科学家就与Fraunhofer硅光伏中心和德国太阳能模块回收商Reiling GmBH的研究人员合作，开发了一种回收废弃太阳能模块的方法。最终，科学家团队将回收硅制成的晶圆制成PERC太阳能电池，其转换效率为19．7％。

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