Сэкономит миллиарды: новое изобретение предотвратит катастрофу с солнечными панелями

Группа ученых из Великобритании разработала новую конструкцию для солнечных панелей, чтобы предотвратить катастрофу в этой отрасли, связанную с увеличением количества электростанций. Об этом исследовании пишет журнал PV Australia.

Инженеры из Школы фотоэлектричества и возобновляемых источников энергии Университета Нового Южного Уэльса придумали новую конструкцию контактов, изготовленных методом трафаретной печати, чтобы снизить затраты и потребление серебра, не жертвуя при этом эффективностью солнечных элементов с туннельно-оксидными пассивированными контактами (TOPCon). Ожидается, что их изобретение поможет установить намного больше солнечных батарей по всему миру.

По словам ученых, конструкция может снизить содержание серебра в TOPCon с 12–15 мг/Вт до 2 мг/Вт. Это позволит удерживать потребление серебра в солнечной энергетике на уровне ниже 20% от мирового предложения по мере масштабирования фотоэлектрических систем.

При этом эффективность ячеек во время исследований в университете составила 24,04%. Китайским партнерам удалось сделать на своих предприятиях свои солнечные батареи по этой же технологии, и их эффективность по результатам измерений составила 26,7%.

Бретт Халлам, доцент Школы фотоэлектрической и возобновляемой энергетики Университета Нового Южного Уэльса подчеркнул, что сейчас отрасль не думает о будущем. В своей статье в 2021 году он опроверг предположения, что солнечные панели, сделанные по технологии пассивированного эмиттера с тыльным контактом (PERC), вскоре будут заменены более эффективными.

Он уверен, что серебро, висмут и индий, необходимые для их производства, закончатся гораздо раньше. В частности, мировые запасы индия, из которого делают проводящий оксид, позволят обеспечить производство всего лишь 200 ГВт.

"Изначально моя работа была сосредоточена на повышении эффективности ячеек, а затем мы определили, что потребление серебра может быть проблемой. Основываясь на этом конкретном проекте, над которым я работал, мы посчитали, что существует потенциал для сокращения потребления серебра до 90%", — добавил доктор Юйчао Чжан.

Снижение содержания серебра могут привести к поломкам контактов, потере электрического сопротивления и проблемам с надежностью. Однако новая технология обеспечивают дополнительную проводимость, сохраняя или превосходя эффективность традиционных конструкций серебряных элементов.

В своей конструкции исследователи использовали серебряную пасту от шанхайского партнера проекта Changzhou Fusion New Material Co. В статье утверждается, что использование обычных серебряных паст для критической функции формирования интерфейса металл/Si обеспечивает преимущества, обусловленные десятилетиями усовершенствований и оптимизаций серебряной пасты.

Метод трафаретной печати совместим с текущими производственными процессами. Он может работать с линиями PERC и TOPCon без необходимости в новых инструментах.

Чжан и Халлам признали, что технология медного покрытия в конечном итоге поможет заменить серебро. Они также изучают гибридные подходы, сочетающие сильные стороны трафаретной печати с преимуществами процессов гальванизации, используемых при металлизации меди.

Поначалу это будет сложно и сведет на нет преимущества из-за отказа от дорогостоящего серебра. Производители паст могут на первых этапах делать значительную наценку на свои новые формулы.

"Со временем мы думаем, что эти медные или алюминиевые пасты, или что бы мы ни использовали, можно будет производить намного, намного дешевле, чем серебряные пасты, — сказал доктор Чжан. — По сути, переход на несеребряные пасты сэкономит деньги, потенциально до 0,01 или 0,02 долл./Вт.

По его подсчетам, крупная компания, производящая от 10 до 20 ГВт электроэнергии в год благодаря солнечным модулям, могла бы экономить около 50 миллионов долларов в год.