Сонячні елементи TOPCon представляють собою інноваційну технологію, яка дозволяє зменшити витрати срібла.

Виробництво сонячних панелей під загрозою через дефіцит сировини, проте вчені вже знайшли спосіб знизити споживання срібла.

Британські науковці створили інноваційну модель сонячних панелей, яка має на меті уникнути загрози, що виникає через зростаючу кількість електростанцій у цій сфері. Про це повідомляє видання PV Australia.

Інженери з факультету фотоелектрики та відновлюваних джерел енергії Університету Нового Південного Уельсу розробили нову конструкцію контактів, які виготовляються за технологією трафаретного друку. Цей підхід має на меті зменшити витрати та споживання срібла, при цьому не знижуючи ефективність сонячних елементів, що використовують тунельно-оксидні пасивуваті контакти (TOPCon). Вважається, що їхнє новаторське рішення сприятиме встановленню більшої кількості сонячних панелей по всьому світу.

На думку дослідників, нова конструкція здатна зменшити вміст срібла в TOPCon з 12-15 мг/Вт до всього лише 2 мг/Вт. Це дозволить зберігати споживання срібла в сонячній енергетиці на рівні, що не перевищує 20% від світової пропозиції, у процесі розширення використання фотоелектричних систем.

У процесі досліджень в університеті ефективність осередків склала 24,04%. Тим часом китайські партнери змогли виготовити сонячні батареї на своїх виробництвах, використовуючи ту ж технологію, і їхня ефективність, згідно з вимірюваннями, досягла 26,7%.

Бретт Галлам, доцент у Школі фотоелектричних та відновлювальних енергетичних технологій Університету Нового Південного Уельсу, підкреслив, що в даний час індустрія не зосереджується на перспективних розробках. У своїй статті, опублікованій у 2021 році, він спростував твердження про те, що сонячні панелі, виготовлені за технологією пасивованого емітера з тильним контактом (PERC), скоро будуть витіснені більш високоефективними моделями.

Він упевнений, що срібло, вісмут та індій, необхідні для їх виробництва, закінчаться набагато раніше. Зокрема, світові запаси індію, з якого роблять провідний оксид, дадуть змогу забезпечити виробництво лише 200 ГВт.

"На початку моєї діяльності я зосередився на оптимізації роботи осередків, але згодом виявилося, що споживання срібла може стати серйозною проблемою. В рамках конкретного проєкту, над яким я працював, ми підрахували, що є можливість зменшити споживання срібла до 90%", -- зазначив доктор Юйчао Чжан.

Зменшення кількості срібла може викликати проблеми з контактами, зниження електричного опору та зменшення надійності. Проте новітні технології пропонують підвищену провідність, при цьому зберігаючи або навіть перевищуючи показники ефективності звичайних срібних конструкцій.

У своїй розробці науковці застосували срібну пасту, надану їхнім партнером з Шанхаю, компанією Changzhou Fusion New Material Co. В статті зазначається, що впровадження традиційних срібних паст для важливої функції формування металево-силіконового інтерфейсу приносить численні переваги, які виникають завдяки багаторічним вдосконаленням та оптимізації складу срібної пасти.

Метод трафаретного друку легко інтегрується в існуючі виробничі процеси. Він здатний функціонувати з технологіями PERC і TOPCon без потреби у нових інструментах.

Чжан і Халлам відзначили, що використання мідного покриття врешті-решт може стати альтернативою сріблу. Вони також досліджують гібридні методи, які об'єднують переваги трафаретного друку з процесами гальванічного осадження, що застосовуються при металізації міді.

На початку процес може виявитися досить складним, і це вплине на переваги, оскільки доведеться відмовитися від дорогого срібла. Виробники паст можуть встановлювати значну надбавку на свої нові формули на перших стадіях.

"Згодом ми думаємо, що ці мідні або алюмінієві пасти, або що б ми не використовували, можна буде виробляти набагато, набагато дешевше, ніж срібні пасти, -- сказав доктор Чжан. -- По суті, перехід на несрібні пасти заощадить гроші, потенційно до 0,01 або 0,02 дол./Вт.

Згідно з його оцінками, крупна компанія, яка генерує від 10 до 20 ГВт електричної енергії щорічно за допомогою сонячних панелей, могла б зберігати приблизно 50 мільйонів доларів щороку.

Раніше писали, що Oxford PV представила тандемні фотоелементи на основі перовскіту. Ця технологія обіцяє змінити те, як використовується сонячна енергія.