ここでは、2022年3月にTechBlickで発表された、急速焼結銅ナノ粒子が業界のほとんどの要求を満たす実行可能なソリューションであることを示すデータを見ることができます。
つまり、生産能力が2倍になるたびに、コストが25％ずつ下がっていくのです。
しかし、2050年のネット・ゼロ・エミッション・シナリオでは、どの程度の規模になるのでしょうか。20〜80TWpの設備容量が必要で、30〜100PWhの電力を生産する。これは年間1〜4TWpの発電量に相当し、まだまだ拡大の余地があることを示している。
Agは、今日の太陽電池の主要なコスト要因である。PERCアーキテクチャでは、バスとフィンガーのメタライゼーションに約15mg/Wpが使用される。興味深いことに、今日の世界の採掘能力の50%は1TWp/aにしか対応できないため、コストだけでなく供給能力も懸念される場合がある。
このような懸念から、業界では長い間、AgからCuなどの代替材料への置き換えが求められてきました。しかし、SiへのCuの拡散、はんだ付け性、良好な接着性、長期安定性など、多くの問題が新しいPV構造への採用を妨げてきた。
この研究では、ISC KonstanzのJan Lossenが、CopprintのCuナノ粒子ペーストを使用してバスバーをスクリーン印刷した場合、バックコンタクトSi PVのほぼすべての要件を満たすことができることを示しています。また、フィンガーも交換した場合の見通しの良さも示している。
PERCとバックコンタクトアーキテクチャーの違いを示すスライドショー。前者は、前面のフィンガーとバスバー（BB）をスクリーン印刷したAgで構成し、後面はAlのメタライゼーションで構成しています。後者では、両極のコンタクトを裏面に配置するため、前面が遮光されない。もしAgを使用すれば、両方の電極がAgベースであるため、Ag含有量がさらに増えることになる。
今回の研究では、低TのAgペーストと100℃で乾燥させた各種Cuペーストを印刷し、300℃で5秒間焼成してBBを作製した。すべてのCu BBの構成で線抵抗の要求を満たしているのがわかると思います。これらのBBは幅1.5mm、高さ12umである。さらに、JscとVocに影響がないことがわかります。
クライメイトチャンバーテストも実施し、熱サイクルと湿熱テストにおいて、Cuの拡散を示す兆候は見られなかった。
残る課題は、剥離力です。下のスライドは、Cu BBにはんだ付けできることを示していますが、剥離力が十分でないため、おそらくCuとセル表面の接着が弱く、ECAが必要です。
最後のスライドは、フィンガーベースのCuペーストでも良い結果が得られたことを示しており、CuベースのバックコンタクトSi PVがすべて可能であることを示唆している。
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