Ερευνητές από το Ινστιτούτο Ηλιακών Συστημάτων Fraunhofer της Γερμανίας (Fraunhofer ISE) ανέπτυξαν μια μέθοδο βελτιστοποίησης της διαδικασίας μεταλλισμού για φωτοβολταϊκά στοιχεία ετεροδιασταύρωσης πυριτίου (SHJ), με στόχο τη μείωση της εξάρτησης από τον άργυρο, έναν κρίσιμο πόρο με αυξανόμενη έλλειψη, σύμφωνα με το pv magazine.
Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία SHJ απαιτούν συνήθως πάστα αργύρου τόσο στην μπροστινή όσο και στην πίσω πλευρά, καθιστώντας τα πρωταρχικούς στόχους για τις προσπάθειες μείωσης των πόρων. Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στη βελτιστοποίηση της διαδικασίας μεταλλισμού της μπροστινής πλευράς, εξετάζοντας συγκεκριμένα τρεις παράγοντες: την τεχνική εκτύπωσης, την πυκνότητα των αγωγών (απόσταση μεταξύ των γραμμών αργύρου) και το πλάτος των αγωγών.
Συνέκριναν δύο τύπους πλέγματος εκτύπωσης: ένα δίχτυ λεπτής πλέξης χωρίς κόμπους και ένα συμβατικό πλέγμα με γωνία. Η μέθοδος χωρίς κόμπους παρήγαγε ελαφρώς στενότερο πλάτος αγωγού. Οι ερευνητές πειραματίστηκαν επίσης με δύο πυκνότητες αγωγών (1,3 mm και 1 mm) και διαπίστωσαν ότι ένα πυκνότερο μοτίβο με διάσταση 1 mm απαιτούσε ελαφρώς περισσότερη πάστα αργύρου (21 mg σε σύγκριση με 19 mg για τη διάσταση 1,3 mm).
Η ανταλλαγή μεταξύ της πυκνότητας των αγωγών και της απόδοσης ήταν ένας σημαντικός παράγοντας προς εξέταση. Ένα πυκνότερο μοτίβο με μικρότερη πυκνότητα αυξάνει τον συντελεστή πληρότητας (ένα μέτρο του πόσο καλά ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο γεμίζει την περιοχή του με υλικό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας) αλλά μπορεί επίσης να μειώσει την πυκνότητα ρεύματος βραχυκυκλώματος λόγω αυξημένης σκίασης. Σε αυτή την περίπτωση, τα δύο εφέ αλληλοεξουδετερώθηκαν σε μεγάλο βαθμό, οδηγώντας σε συγκρίσιμες αποδόσεις για και τις δύο επιλογές πυκνότητας αγωγών.
Τέλος, οι ερευνητές μελέτησαν το πλάτος των αγωγών, δοκιμάζοντας πλάτη 20 μm, 18 μm και 15 μm. Κατάφεραν να εκτυπώσουν ένα ομοιόμορφο πλέγμα με πλάτος μόλις 15 μm, επιτυγχάνοντας σημαντική μείωση στη χρήση αργύρου (5 mg λιγότερο σε σύγκριση με τα 20 μm) και μια μικρή αύξηση της απόδοσης (0,14%).
Συνδυάζοντας αυτές τις βελτιστοποιήσεις, οι ερευνητές κατασκεύασαν φωτοβολταϊκά στοιχεία με εντυπωσιακή αύξηση απόδοσης 0,17% σε σύγκριση με τα μη βελτιστοποιημένα στοιχεία. Επιπλέον, πέτυχαν μείωση της πάστας αργύρου περίπου κατά 2 mg. Αυτή η μελέτη υπογραμμίζει τις δυνατότητες βελτιστοποίησης της διαδικασίας μεταλλισμού για φωτοβολταϊκά στοιχεία SHJ για να επιτευχθεί τόσο βελτιωμένη απόδοση όσο και μειωμένη εξάρτηση από κρίσιμους πόρους.
