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降银耗新技术:银包铜浆料的低成本、高可靠性与环境适应性分析
日期:2025-04-27浏览量:55
研究背景
HJT太阳电池因其高能量转换效率、较少的制造工序、较低的制备温度和更优的温度系数而受到广泛关注。HJT太阳电池的低温制备特性限制了浆料的选择,导致银浆导电性较差,成本较高。为降低成本,行业内开发了多种方案,如银包铜浆料、电镀铜技术、激光转印技术和无主栅技术等。
太阳电池的制备
HJT 太阳电池的结构示意图
使用n型硅片作为衬底,依次进行碱制绒、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备非晶硅薄膜、磁控溅射(PVD)沉积透明导电氧化物薄膜(TCO)和丝网印刷制作金属电极,制备得到HJT太阳电池。采用银含量为50%的银包铜浆料制备金属电极。
银包铜栅线的结构表征及拉力性能
银包铜 HJT 太阳电池正面细栅线的 SEM 图
银包铜浆料中的粉末呈球形颗粒状,分散性良好,栅线呈现出清晰的结构,银包铜颗粒均匀分布在栅线中,表明浆料在低温烧结过程中能够形成良好的导电性。这种均匀分布有助于提高电极的导电性和与透明导电氧化物(TCO)薄膜的接触性能。
银包铜 HJT 太阳电池正面栅线的形貌图
通过3D显微镜拍摄的栅线形貌图,显示栅线的平整度和均匀性。栅线的平整度存在差异,高低起伏不均匀,可能是由于网版的网结导致线型均匀性差。
银包铜栅线的平均线宽约为43 µm,平均线高约为14 µm,高宽比约为32.5%,略低于常规低温银浆HJT太阳电池栅线的性能,但银包铜栅线仍能实现良好的电极功能,且具有足够的机械强度。
银包铜 HJT 太阳电池正面栅线拉力图
银包铜HJT太阳电池正面栅线的拉力测试结果:拉力基本在2.0 N以上,最高达到7.4 N,平均拉力为3.5 N,表明栅线的机械性能合格。
银包铜栅线的拉力性能与传统低温银浆相当,甚至略高,说明其在机械性能上能够满足实际应用需求。
电性能研究
银包铜 HJT 太阳电池的光电转换效率分布图
银包铜 HJT 太阳电池的电性能
银包铜HJT太阳电池光电转换效率主要集中在24.3%~24.7%之间,占比最高的档位为24.5%(占比22.8%),表明银包铜HJT太阳电池具有良好的光电转换性能。
采用72片银包铜HJT太阳电池制备的光伏组件,封装损失(CTM)为97.3%,与常规低温银浆HJT光伏组件相当。
可靠性检测
初始性能测试
5个银包铜HJT光伏组件样品的初始性能参数,样品的正面平均输出功率为434.49 W,背面为365.33 W,双面发电效率达到84.1%。
DH 测试
DH 测试后样品的输出功率衰减情况和 EL 图像
低功率衰减:经过3000小时的湿热测试,组件的输出功率衰减率仅为2.6%,显示出良好的稳定性。
无内部缺陷:EL图像未发现裂纹或黑斑,表明组件内部结构完整,银包铜栅线在湿热环境下具有优异的抗氧化性能。
可靠性验证:银包铜HJT光伏组件在湿热条件下表现出色,验证了其在复杂环境下的长期可靠性,为银包铜浆料的实际应用提供了有力支持。
“DH1000+负载”测试
“DH1000+机械负载”测试后输出功率衰减情况和 EL 图像
低功率衰减:正面输出功率衰减仅为0.68%,背面输出功率略有增加,表明组件在复杂环境条件下仍能保持较高的性能。
无内部损坏:EL图像未发现任何异常,进一步验证了银包铜栅线在机械负载下的完整性和抗损坏能力。
可靠性验证:银包铜HJT光伏组件在湿热和机械负载条件下表现出色,验证了其在实际应用中的长期稳定性和可靠性。
TC 测试
TC 测试后样品的输出功率衰减情况和 EL 图像
低功率衰减:在600次温度循环后,正面输出功率衰减率仅为0.72%,背面输出功率衰减率仅为0.03%,显示出组件在温度变化环境下的良好耐久性。
无内部损坏:EL图像未发现裂纹、黑斑或其他异常现象,进一步验证了组件在温度循环测试后的内部结构完整性。
可靠性验证:银包铜HJT光伏组件在温度循环条件下表现出色,验证了其在复杂环境下的长期稳定性和可靠性。
PID 测试
PID 测试后样品的输出功率衰减情况和 EL 图像
低功率衰减:在3次共576小时的PID测试后,正面输出功率衰减率仅为1.09%,背面输出功率衰减率仅为0.63%,显示出组件在电位诱导条件下的良好稳定性。
无内部损坏:EL图像未发现裂纹、黑斑或其他异常现象,进一步验证了组件在PID测试后的内部结构完整性。
可靠性验证:银包铜HJT光伏组件在PID测试中表现出色,验证了其在高电压和潮湿环境下的长期稳定性和可靠性。
银包铜 HJT 太阳电池成本分析
银包铜浆料成本预测分析
比较了不同工艺下银包铜浆料的成本,包括超多主栅+低温银浆、超多主栅+银包铜浆料和无主栅+银包铜浆料。采用银包铜浆料可使银浆成本降低约25.8%,结合无主栅技术可进一步降低成本50%。
通过对银含量为50%的银包铜浆料在HJT太阳电池中的应用研究,全面分析了银包铜栅线的结构及拉力性能、太阳电池的电性能以及光伏组件的可靠性。采用银包铜浆料制备的HJT太阳电池具有优异的光电转换效率,达到24.37%,与常规低温银浆光伏组件的性能相当。此外,银包铜HJT光伏组件在湿热测试(DH)、热循环测试(TC)和电位诱导衰减测试(PID)等可靠性测试中表现出色,输出功率衰减率均低于3%,进一步验证了其在恶劣环境下的稳定性和可靠性。
联系电话:400 008 6690
美能温湿度综合环境试验箱采用进口温度控制器,能够实现多段温度编程,具有高精确度和良好的可靠性,满足不同气候条件下的测试需求。
■ 温度范围:20℃~+130℃
■ 温湿度范围:10%RH~98%RH(at+20℃-+85℃)
■ 满足试验标准:IEC61215、IEC61730、UL1703等检测标准
银包铜浆料在HJT太阳电池中的应用不仅显著降低了银浆成本,还保持了高效的光电转换能力和卓越的可靠性。结合美能温湿度综合环境试验箱的严格测试,我们有理由相信,银包铜HJT太阳电池将在未来的光伏市场中展现出强大的竞争力,为实现高效、低成本的清洁能源解决方案提供有力支持。
原文出处:《低成本银包铜浆料在 HJT 太阳电池中的应用研究》
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