省银！省银！省银！ - Fraunhofer开发“直接打印”法用于异质结电池金属化

银浆成本大概是异质结电池技术遇到的最大障碍了，在异质结 电池的工业加工中，低温银浆丝网印刷是标准的金属化方法，每个太阳能电池的银消耗量约为200mg（包括触点和母线）。如何 降低银用量或将成为未来异质结PK TOPCon的终极技术。

德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）的研究人员开发了一种称为“FlexTrail打印”的技术，这是一种在无汇流条硅异质结（SHJ）太阳能电池上打印出基于银纳米颗粒的前电极的金属化方法。

研究人员称，该项目 正在研制FlexTrail的 并行打印头，FlexTrail打印技术能够以极其精确、最小的结构宽度，准确地应用不同粘度的介质，在高达11巴的大气压下应用一种非常薄的、柔性的玻璃毛细管填充液体。在印刷过程中，毛细管与基材接触，并在其上连续跟踪，从而实现高效太阳能电池的快速、可靠和精确加工。

该技术对于液态银浆的消耗量非常低，还可以打印弯曲结构，将对光伏解决方案的成本和生态足迹产生非常积极的影响。

根据 介绍，FlexTrail打印技术可用于各种流体的（细线）打印，例如，含金属颗粒的流体、蚀刻剂和液相自燃介质等 。与其他印刷技术相比，FlexTrail高度独立于流体的粘度，打印的特征尺寸能 达到10μm及以下。

Fraunhofer ISE的研究工作就是利用FlexTrail作为一种直接金属化方法，在无汇流条硅异质结（SHJ）太阳能电池上印刷基于纳米银的前电极。因此，印刷M2+硅片无汇流排前栅极只需（9.4±0.9）mg银，可制造出80个156mm长的接触指。

这意味着与传统的丝网印刷相比，银含量减少了60%以上，而 转换效率高达（22.87±0.01）%，与丝网印刷参考电池类似。

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为了进一步证明FlexTrail金属化在电池级别之外的实用性，将FlexTrail印刷SHJ电池进一步加工成200mm x 200 mm的单电池模块，并应用SmartWire技术 进行互连。该模块的最大功率为（5.0±0.1）W，凸显了FlexTrail打印在大功率SHJ器件金属化方面的巨大潜力，并显著降低了银含量。

科学家表示 ：“事实证明，它既能有效使用银，又能保证接触均匀性和低银消耗。”由于其简单性和工艺稳定性，它还具有每个电池低制造周期的潜力，因此，它注定会成为未来实验室到工厂的转移。

研究团队使用SmartWire Connection Technology（SWCT）制造了一个电池模块，这是一种基于覆有低温焊料合金的铜线的多线互连技术。

研究人员称：“通常，焊丝集成到聚合物箔中，并通过自动串接连接到太阳能电池上。焊料互连是在随后在硅异质结兼容工艺温度下进行的层压过程中形成的。”他们使用一根毛细管连续打印手指，从而产生特征尺寸为9μm的银基功能线。然后，他们在M2晶片上制造效率为22.8%的SHJ太阳能电池，并用这些电池制造了一个200mm x 200mm的单电池模块。

该面板的功率转换效率为19.67%，开路电压为731.5 mV，短路电流为8.83 a，填充系数为74.4%。相比之下，通过丝网印刷制作的参考模块的效率为20.78%，开路电压为733.5 mV，短路电流为8.91 A，填充系数为77.7%。

结论：

研究人员说：“FlexTrail在转换效率方面比喷墨打印有优势。此外，它在更简单、更具成本效益的处理方面也有优势，因为每根 栅线只需要一次打印，而且银消耗量更低。”。

他们在《硅异质结太阳能电池的FlexTrail印刷作为低银消耗的直接金属化：太阳能电池和组件性能评估》中展示了他们的发现，该书最近发表在《能源技术》上。

科学家 计划在不久的将来，将其不仅用于SHJ的金属化，还用于串联太阳能电池，例如钙钛矿硅串联电池。

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