Células solares HJT Han atraído gran atención debido a su alta eficiencia de conversión energética, la reducción de pasos de fabricación, la menor temperatura de preparación y el mejor coeficiente de temperatura. Las características de preparación a baja temperatura de las células solares HJT limitan la elección de la pasta, lo que resulta en una baja conductividad de la pasta de plata y un alto costo. Para reducir costos, la industria ha desarrollado diversas soluciones, como la pasta de cobre recubierta de plata, la tecnología de galvanoplastia de cobre, la tecnología de transferencia láser y la tecnología sin barras colectoras.

Preparación de células solares

Diagrama esquemático de la estructura de las células solares HJT

Utilizando obleas de silicio tipo n como sustratos, las células solares HJT se preparan mediante texturizado alcalino, deposición química en fase de vapor asistida por plasma (PECVD) para preparar películas delgadas de silicio amorfo, pulverización catódica magnetrónica (PVD) para depositar películas delgadas de óxido conductor transparente (TCO) y serigrafía para fabricar electrodos metálicos. Para preparar los electrodos metálicos se utiliza una pasta de cobre recubierta de plata con un contenido de plata del 50 %.

Caracterización estructural y propiedades de tracción de líneas de rejilla de cobre recubiertas de plata

Imagen SEM de las finas líneas de la cuadrícula en el frente de la celda solar HJT de cobre recubierta de plata

El polvo de la pasta de cobre recubierta de plata es esférico y está bien disperso. Las líneas de la cuadrícula muestran una estructura clara, y las partículas de cobre recubiertas de plata se distribuyen uniformemente en ellas, lo que indica que la pasta puede generar una buena conductividad durante la sinterización a baja temperatura. Esta distribución uniforme contribuye a mejorar la conductividad del electrodo y el contacto con la película de óxido conductor transparente (TCO).

La morfología de la línea de rejilla frontal de la célula solar HJT de cobre recubierta de plata

La imagen morfológica de la línea de cuadrícula, obtenida con un microscopio 3D, muestra su planitud y uniformidad. Existen diferencias en la planitud de la línea, y las subidas y bajadas son desiguales, lo que podría deberse a la falta de uniformidad de la forma de la línea causada por el nudo de la malla de la pantalla.

El ancho de línea promedio de la línea de rejilla de cobre recubierta de plata es de aproximadamente 43 µm, la altura de línea promedio es de aproximadamente 14 µm y la relación de aspecto es de aproximadamente 32,5%, que es ligeramente menor que el rendimiento de la línea de rejilla de celda solar HJT de pasta de plata de baja temperatura convencional, pero la línea de rejilla de cobre recubierta de plata aún puede lograr una buena función de electrodo y tiene suficiente resistencia mecánica.

Diagrama de fuerza de tracción de la línea frontal de la rejilla de una celda solar HJT de cobre revestida de plata

Resultados de la prueba de fuerza de tracción de la línea de rejilla frontal de la celda solar HJT de cobre revestida de plata: la fuerza de tracción es básicamente superior a 2,0 N, la más alta alcanza 7,4 N y la fuerza de tracción promedio es 3,5 N, lo que indica que las propiedades mecánicas de la línea de rejilla están calificadas.

El rendimiento de tracción de la línea de rejilla de cobre revestida de plata es equivalente al de la pasta de plata de baja temperatura tradicional, o incluso ligeramente superior, lo que indica que sus propiedades mecánicas pueden cumplir con los requisitos de aplicación reales.

Investigación del rendimiento eléctrico

Distribución de la eficiencia de conversión fotoeléctrica de células solares HJT de cobre revestido de plata

Rendimiento eléctrico de células solares HJT de cobre recubiertas de plata

La eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células solares HJT de cobre recubiertas de plata se concentra principalmente entre el 24,3 % y el 24,7 %, con un 24,5 % como máximo (que representa el 22,8 %), lo que indica un buen rendimiento de conversión fotoeléctrica. El módulo fotovoltaico, compuesto por 72 células solares HJT de cobre recubiertas de plata, presenta una pérdida de empaquetamiento (CTM) del 97,3 %, comparable a la de los módulos fotovoltaicos HJT convencionales de pasta de plata de baja temperatura.

Pruebas de confiabilidad

Pruebas de rendimiento iniciales

Parámetros de rendimiento inicial de cinco muestras de módulos fotovoltaicos HJT de cobre recubierto de plata. La potencia de salida promedio de las muestras es de 434,49 W en la parte frontal y 365,33 W en la parte posterior, y la eficiencia de generación de energía bifacial alcanza el 84,1 %.

Prueba DH

Atenuación de potencia de salida e imagen EL de muestras después de la prueba DH

Baja atenuación de potencia: después de 3000 horas de prueba de calor húmedo, la tasa de atenuación de potencia de salida del módulo es solo del 2,6%, lo que muestra una buena estabilidad.

Sin defectos internos: no se encontraron grietas ni puntos negros en la imagen EL, lo que indica que la estructura interna del módulo está intacta y la rejilla de cobre revestida de plata tiene un excelente rendimiento antioxidante en un ambiente húmedo y cálido.

Verificación de confiabilidad: El módulo fotovoltaico HJT de cobre revestido de plata funciona bien en condiciones de humedad y calor, lo que verifica su confiabilidad a largo plazo en entornos complejos y brinda un fuerte respaldo para la aplicación práctica de la lodo de cobre revestido de plata.

Prueba "DH1000+carga"

Atenuación de potencia de salida e imagen EL después de la prueba "DH1000 + carga mecánica"

Baja atenuación de potencia: la atenuación de potencia de salida en el lado frontal es de solo 0,68% y la potencia de salida en el lado posterior aumenta ligeramente, lo que indica que el módulo aún puede mantener un alto rendimiento en condiciones ambientales complejas.

Sin daños internos: No se encontraron anomalías en la imagen EL, lo que verifica aún más la integridad y la resistencia al daño de la rejilla de cobre revestida de plata bajo carga mecánica.

Verificación de confiabilidad: El módulo fotovoltaico HJT de cobre revestido de plata funciona bien en condiciones de calor húmedo y carga mecánica, lo que verifica su estabilidad y confiabilidad a largo plazo en aplicaciones prácticas.

Prueba TC

Atenuación de potencia de salida e imagen EL de muestras después de la prueba TC

Baja atenuación de potencia: después de 600 ciclos de temperatura, la tasa de atenuación de potencia de salida del lado frontal es de solo 0,72% y la tasa de atenuación de potencia de salida del lado posterior es de solo 0,03%, lo que demuestra la buena durabilidad del módulo en entornos de cambio de temperatura.

Sin daños internos: No se encontraron grietas, puntos negros u otros fenómenos anormales en la imagen EL, lo que verifica aún más la integridad estructural interna del módulo después de la prueba del ciclo de temperatura.

Verificación de confiabilidad: Los módulos fotovoltaicos HJT de cobre revestido de plata funcionan bien en condiciones de ciclo de temperatura, lo que verifica su estabilidad y confiabilidad a largo plazo en entornos complejos.

Prueba PID

Atenuación de potencia de salida e imagen EL de muestras después de la prueba PID

Baja atenuación de potencia: después de 3 pruebas PID durante un total de 576 horas, la tasa de atenuación de potencia de salida del lado frontal fue solo del 1,09% y la tasa de atenuación de potencia de salida del lado posterior fue solo del 0,63%, lo que demuestra la buena estabilidad del módulo en condiciones inducidas potenciales.

Sin daños internos: No se encontraron grietas, puntos negros u otras anomalías en la imagen EL, lo que verifica aún más la integridad estructural interna del módulo después de la prueba PID.

Verificación de confiabilidad: Los módulos fotovoltaicos HJT de cobre revestido de plata tuvieron un buen desempeño en la prueba PID, verificando su estabilidad y confiabilidad a largo plazo en entornos húmedos y de alto voltaje.

Análisis del coste de las células solares HJT de cobre revestido de plata

El análisis de pronóstico de costos de la pasta de cobre recubierta de plata compara el costo de la pasta de cobre recubierta de plata bajo diferentes procesos, incluyendo superbarra + pasta de plata de baja temperatura, superbarra + pasta de cobre recubierta de plata, y sin barra + pasta de cobre recubierta de plata. El uso de pasta de cobre recubierta de plata puede reducir el costo de la pasta de plata en aproximadamente un 25,8%, y este costo puede reducirse aún más en un 50% en combinación con la tecnología sin barra.

Mediante la investigación de la aplicación de pasta de cobre recubierta de plata con un contenido de plata del 50% en celdas solares HJT, se analizaron exhaustivamente la estructura y las propiedades de tracción de las líneas de rejilla de cobre recubiertas de plata, las propiedades eléctricas de las celdas solares y la confiabilidad de los módulos fotovoltaicos. Las celdas solares HJT preparadas con pasta de cobre recubierta de plata presentan una excelente eficiencia de conversión fotoeléctrica del 24,37%, comparable al rendimiento de los módulos fotovoltaicos convencionales de pasta de plata de baja temperatura. Además, los módulos fotovoltaicos HJT de cobre recubierto de plata obtuvieron buenos resultados en pruebas de confiabilidad como la prueba de calor húmedo (DH), la prueba de ciclo térmico (TC) y la prueba de decaimiento inducido por potencial (PID), y la tasa de atenuación de potencia de salida fue inferior al 3%, lo que confirma su estabilidad y confiabilidad en entornos hostiles.