Ein vom Forschungszentrum Jülich GmbH geleitetes Forschungsteam schlug vor, Direct Wire Bonding (DWB) als Niedertemperaturmethode zu verwenden, um fingerlose Heterojunction-Solarzellen (HJT) auf der Vorderseite mit kostengünstigen, hochleitfähigen Kupferdrähten (Cu) zu verbinden.. Batterie.
„Unsere Studie demonstriert die Verwendung kostengünstiger Kupferdrähte als Elektroden, die mit HJT-Solarzellen verbunden sind, wobei leitfähige Paste auf diskrete Pads aufgetragen wird, um die herkömmlichen Metallisierungs- und Verbindungsprozesse zu ersetzen“, sagten die Wissenschaftler. Die in dieser Struktur verwendete Paste härtet bei niedrigen Temperaturen aus während des Laminierungsprozesses, wodurch es für Heteroübergangs- und Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen geeignet ist.“
In ihrem kürzlich in Solar Energy Materials and Solar Cells veröffentlichten Artikel „Reducing Silver Content in Silicon Heterojunction Solar Cells by Direct Wire Bonding“ erklärt das Team, dass alle Experimente an einem 156,75 mm langen Draht durchgeführt wurden. Die Ergebnisse wurden auf einer kommerziellen M2+ metallisierungsfreien Heteroübergangs-Solarzelle mit einem Durchmesser von 210 mm. Die Geräte verfügen über ein siebgedrucktes 0-Busbar-Metallisierungslayout mit 250 Fingern auf der Rückseite und 96 Fingern auf der Vorderseite. Die Zellen wurden von den Rändern her in 5 cm × 5 cm große Quadrate geschnitten, so dass nur drei nicht passivierte Ränder übrig blieben.
Für die Vorderseite der Zelle verwendeten sie Kupferdraht mit einem Durchmesser von 30 Mikrometern und trugen versilberte Kupferpaste in Form „winziger“ Punkte auf den Kupferdraht auf. Sie erklären weiter: „Nach dem Anbringen von sechs 250 Mikrometer dicken Kupferlaschendrähten, die mit Niedertemperatur-Lötdraht beschichtet waren (8,28 mm Abstand), als Rückkontakte wurden die Zellen in 20 cm x 20 cm große Module laminiert. Die Temperatur beträgt 150 Grad Celsius für 1.060 Sekunden, während dieser Zeit wird die Lötpaste ausgeglüht.“
Anschließend befestigte das Team drei 1 mm breite, silberbeschichtete Kupferstreifen mit einem leitfähigen Klebstoff im Abstand von 1,65 cm an den gedruckten Sammelschienen der Batterie.
Die mit dieser Architektur gebauten Einheiten wurden einer Reihe von Simulationstests unterzogen und es wurde festgestellt, dass der Leitungswiderstand des Kupferdrahtes 6-mal niedriger war als der der Silberfinger und 13-mal niedriger als der der mit Silberkupferpaste beschichteten Finger, was Die Wissenschaftler sagten, dass dadurch größere Entfernungen für die Stromübertragung gewährleistet würden. Sie betonten: „Durch die Kombination der Vorteile von versilberter Kupferpaste an den Kontaktpunkten und dem geringeren Leitungswiderstand von Kupferleitungen ist zu erwarten, dass DWB eine Leistung erreicht, die mit herkömmlichen Metallisierungs- und Verbindungsmethoden vergleichbar ist.“
Ihre Analyse zeigte außerdem, dass das mit den vorgeschlagenen Solarzellen gebaute Solarmodul einen Wirkungsgrad von 20,19 % erreichte, verglichen mit 20,43 % für das Basismodul, das mit sechs herkömmlichen Bonddrähten auf der Vorderseite gebaut wurde.
