Los contactos eléctricos plateados que transportan electricidad desde aproximadamente el 90 por ciento de los módulos solares en el mercado también son una de sus partes más caras. Ahora, científicos de dos laboratorios nacionales del Departamento de Energía han usado rayos X para observar exactamente cómo esos contactosforma durante la fabricación.
Los resultados, informados en Comunicaciones de la naturaleza , son un paso importante para encontrar alternativas más baratas a la plata que no requieran plomo tóxico para su procesamiento.
"A la industria le gustaría deshacerse tanto de la plata como del plomo en este proceso", dijo Mike Toney, un distinguido científico del SLAC National Accelerator Laboratory y uno de los autores principales del artículo. "Uno de los objetivos de esta investigaciónes averiguar cómo se hacen los contactos y utilizar este conocimiento para encontrar formas de eliminar la plata y el plomo ".
Abrir una pequeña ventana en un proceso antiguo
Los contactos se producen imprimiendo una pasta hecha de partículas de plata, vidrio y óxido de plomo en la superficie de la célula solar. La célula viaja en una cinta a través de un horno, que la calienta a unos 800 grados Celsius - 1,500 grados Fahrenheit -en menos de un minuto. Cuando la celda sale por el otro extremo y se enfría, las líneas de pasta han formado contactos eléctricos con la celda.
"Aunque el proceso ha existido durante mucho tiempo, ha sido imposible ver cómo se forman los contactos hasta ahora porque sucede muy rápido", dijo Toney. "Los científicos han estado debatiendo cómo se desarrolla esta reacción durante muchos años".
Para resolver el debate, los investigadores de SLAC y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL en Colorado construyeron una versión simplificada del horno industrial en Stanford Synchrotron Radiation Lightsource de SLAC, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. Colocaron células solares de muestra enel horno, calentó rápidamente las muestras a las altas temperaturas utilizadas en la fabricación y supervisó los cambios en la química del contacto con un haz de rayos X que entraba en la cámara a través de una pequeña ventana.
Una herramienta para la industria y la investigación básica
Los resultados mostraron que el óxido de plomo juega un papel clave en la formación del contacto, eliminando el recubrimiento antirreflectante de la célula solar para que la plata pueda moverse, acumularse y eventualmente endurecerse en pequeños hoyos en la superficie del silicio. Una vez enfriado, el contacto terminado contiene sólidosgotas de plata que han sido comprimidas por el calor; diminutas partículas de plata en una capa de vidrio sólido; y plata sólida en la superficie de silicio. Se necesitan los tres tipos de plata para que el contacto sea efectivo.
"No diré que tenemos la historia completa todavía, pero esta es la primera vez que tenemos una idea de lo que está sucediendo", dijo Maikel van Hest, un científico de materiales en NREL que dirigió la investigación. "Antes de estoEn el estudio, solo pudimos ver el contacto antes y después del procesamiento térmico; lo que sucedió en el medio fue como una caja negra. Pero ahora podemos realizar mediciones a medida que se forman los contactos. Esta herramienta también tendrá un gran impacto en la industria fotovoltaicacomo en la investigación básica. "
Jeremy Fields de NREL y Mohammed Imteyaz Ahmad de SLAC fueron los primeros autores del artículo y desempeñaron un papel destacado en la realización de los experimentos. Otros científicos involucrados en la investigación fueron Philip Parilla de NREL y Vanessa Pool de SLAC, Jiafan Yu y Douglas Van Campen. La investigaciónfue financiado por la Iniciativa SunShot del DOE, que tiene como objetivo hacer que la energía solar sea competitiva en costos con otras formas de electricidad para fines de la década.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Laboratorio Nacional Acelerador DOE / SLAC . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :