Forschende der University of New South Wales (UNSW) haben gemeinsam mit SunDrive und Shenzhen APG herausgefunden, dass die Eigenschaften von Nickelpulver darüber entscheiden können, ob es bei der Metallisierung von TOPCon-Solarzellen einen Teil des Silbers wirksam ersetzt. Ihre Tests zeigten, dass eine optimierte Nickelmischung die Rohmetallkosten der Rückseitenfinger um 6,8 % senkte und den Zellwirkungsgrad kaum veränderte.

Das Team testete zwei handelsübliche Nickelpulver mit Partikelgrößen von etwa 1,5 μm und 3,8 μm in Siebdruckpasten für die Rückseite industrieller n-Typ-TOPCon-Zellen. Nickel machte 5 % bis 15 % des Metallpulveranteils aus. Die Forschenden verglichen die elektrische Leistung und das Druckverhalten und maßen den Pastenverbrauch, um die Kostenauswirkungen zu ermitteln.

Eine Paste mit 10 % des gröberen Ni-4000-Pulvers erreichte einen Wirkungsgrad von 26,325 %, verglichen mit 26,349 % bei der reinen Silber-Referenz. Laut der Studie senkte sie die Rohmetallkosten für die Rückseitenfinger um 6,8 %, was 561.500 US-Dollar pro Gigawatt entspricht.

Die Ergebnisse variierten je nach verwendetem Pulver. Die feinere Ni-1500-Formulierung wies bei gleicher Nickelbeladung größere ohmsche Verluste auf; bei einem Nickelanteil von 10 % sank der Zellwirkungsgrad auf 26,124 %. Die Forschenden beobachteten außerdem, dass der Ersatz von Silber durch Nickel die gedruckten Finger verbreitern und den Pastenverbrauch erhöhen konnte.

Bei einer Erhöhung des Ni-4000-Anteils auf 15 % blieb der Wirkungsgrad mit 26,302 % stabil, doch der Pastenverbrauch stieg gegenüber der reinen Silber-Referenz um 17 %. Dadurch sank die Kosteneinsparung auf 0,3 %. Das zeigt, dass ein höherer Nickelanteil nicht zwangsläufig zu größeren Einsparungen führt.

Die in Solar Energy Materials and Solar Cells veröffentlichte Studie kommt zu dem Schluss, dass bei Kosten- und Leistungsbewertungen die Pulvereigenschaften, die Elektrodenbildung und der tatsächliche Pastenverbrauch berücksichtigt werden müssen. Die Forschenden nannten außerdem Wechselwirkungen mit der Glasfritte-Chemie und der Pastenrheologie sowie die langfristige Zuverlässigkeit der Metallisierung als Bereiche, die weiter optimiert werden sollten.

Quellen: pv magazine.