El Instituto Nacional de Investigación en Energía Solar de Francia (CEA-INES) anunció recientemente el desarrollo exitoso de una nueva tecnología de interconexión de módulos fotovoltaicos. Esta tecnología reduce significativamente el consumo de plata de los módulos fotovoltaicos mediante el uso de adhesivos conductores de electricidad (ECA) con bajo contenido de plata, cinta de cobre y pasta de metalización de plata y cobre. En definitiva, el consumo total de plata de los módulos fotovoltaicos es de tan solo 14 miligramos por vatio (mgAg/W), lo que reduce el consumo de plata en un 26 %.

Imagen EL de cinta de cobre desnudo interconectada con ECA después de 600 TC

CEA-INES, perteneciente a la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA), evaluó tres formulaciones de adhesivos conductores diferentes en este proyecto para garantizar la compatibilidad con tiras de cobre con diferentes materiales de recubrimiento, como plata, cobre desnudo y materiales mixtos de plata y estaño. «Observamos que los adhesivos conductores con bajo contenido de plata mostraron mayor rendimiento y fiabilidad que los productos de la generación anterior, y presentaron una mayor fiabilidad», afirmó Rémi Monna, responsable de la investigación.

En la revista Solar Materials and Solar Cells, Mona y su equipo publicaron un artículo titulado "Aplicación de la metalización de celdas HJT con cinta de Cu y Cu-Ag en módulos fotovoltaicos interconectados mediante ECA". En el estudio, utilizaron minimódulos fabricados con obleas de Czochralski tipo n de tipo M2 y materiales de encapsulación de elastómero de poliolefina (POE) para los experimentos. En comparación con la tecnología de serigrafía tradicional, el equipo de investigación optó por la tecnología de impresión de plantillas debido a sus evidentes ventajas en la repetibilidad de la deposición.

De acuerdo con la norma IEC 61215, los investigadores realizaron pruebas de envejecimiento por calor húmedo (DH) y ciclo térmico (TC) en los módulos, y midieron los parámetros eléctricos después de 100, 200, 400 y 600 ciclos térmicos, centrándose en el factor de llenado de los módulos y las imágenes de electroluminiscencia para revelar posibles aumentos en la resistencia en serie y fallas de interconexión. “Para evaluar la adhesión de la cinta de interconexión a la metalización de la celda solar, el equipo utilizó una prueba de pelado,” El documento afirma:

Los resultados mostraron que las células y los módulos con metalización de plata se degradaron en menos del 2% después de 3.000 horas de envejecimiento por calor húmedo, mientras que las células con metalización de cobre mostraron degradación por humedad después de 2.000 horas, con un grado de degradación similar al de los módulos completamente metalizados en plata.

Además, los investigadores descubrieron que la sustitución de celdas metalizadas con plata por celdas metalizadas con plata y cobre redujo significativamente la cantidad de plata utilizada en el módulo, requiriendo tan solo 14 mgAg/W de plata total. El consumo de plata puede reducirse hasta en un 26 % al utilizar un adhesivo conductor con bajo contenido de plata en combinación con una cinta de cobre desnudo.

"Hemos realizado un análisis preliminar de costos, pero aún necesitamos realizar estudios más detallados con nuestros socios, considerando las características del producto, los volúmenes de producción y otros requisitos específicos de las líneas de producción industrial", explicó Monaghan. "Implementar esta innovación requiere una estrecha colaboración con los fabricantes de equipos, especialmente en las etapas de serigrafía e interconexión, y la colaboración con los proveedores de materiales también es crucial.

La mayoría de nuestros socios se encuentran en Europa, lo cual representa una ventaja importante para nosotros. Monaghan también afirmó que CEA-INES planea probar esta innovación en líneas de producción reales. "Estamos colaborando estrechamente con 3Sun para reducir el uso de plata en los módulos fotovoltaicos", afirmó. "Además, algunas de las innovaciones que estamos desarrollando también pueden transferirse a otras tecnologías celulares, por lo que también son potencialmente atractivas para otros fabricantes".

En enero de este año, CEA-INES colaboró ​​con 3Sun, fabricante italiano de módulos solares de heterojunción (parte de Enel), para lograr una eficiencia de conversión fotoeléctrica del 30,8 % en una célula solar en tándem de perovskita y silicio de dos terminales. En marzo de 2022, también desarrollaron conjuntamente un seguidor del punto de máxima potencia (MPPT) CC/CC y lograron una eficiencia de conversión fotoeléctrica del 24,47 % para células solares de silicio de heterojunción tipo p dopadas con indio.