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德國研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種去除鈣鈦礦和有機(jī)光伏基板上導(dǎo)電毛刺的工藝。該工藝可以集成到卷對卷生產(chǎn)線中，主要是德國工業(yè)設(shè)備制造商Acp Systems公司制造的自動液態(tài)二氧化碳噴雪清洗系統(tǒng)中。

這種去毛刺工藝源于一個名為PV-CO2的項目。研究小組在Acp Systems發(fā)表的一篇技術(shù)文章中解釋了這項研究的基本原理。其表示，鈣鈦礦太陽能電池和有機(jī)光伏（OPV）襯底的前電極激光結(jié)構(gòu)后可形成導(dǎo)電毛刺。

毛刺突出只有幾微米，如果不去除，就有損壞和短路的危險。研究人員表示：“目前的做法是以非常低的卷繞速度對毛刺進(jìn)行機(jī)械清除。然而，由于機(jī)械撞擊，存在結(jié)構(gòu)層被破壞的風(fēng)險。”

為了開發(fā)更精確、自動化和干燥的去毛刺步驟，該團(tuán)隊?wèi)?yīng)用了Acp Systems的Quattroclean雪噴清洗技術(shù)。它是一種基于壓縮空氣噴射系統(tǒng)中的液態(tài)二氧化碳（CO2）的無溶劑干燥工藝，可用于全表面或選擇性清潔。

“由于采用了干法，不能接觸水分的裝置和元件也可以進(jìn)行清潔，” Acp Systems公司的研究工程師Jonas Illg在接受《光伏》雜志采訪時表示，“此外，使用Quattroclean雪噴技術(shù)的清洗過程可以很容易地自動化，集成到全自動生產(chǎn)過程中并進(jìn)行監(jiān)控。”

Acp從回收的化學(xué)和生物質(zhì)能生產(chǎn)過程中獲得液態(tài)二氧化碳，并將其作為清潔介質(zhì)。液態(tài)二氧化碳通過無磨損的雙物質(zhì)環(huán)形噴嘴引導(dǎo)和加速，并與壓縮空氣混合，然后在出口處形成二氧化碳雪晶射流。根據(jù)制造商的說法，一旦其碰到要清潔的表面，就會引起發(fā)熱、機(jī)械摩擦、升華和溶劑效應(yīng)等多種效果的結(jié)合，這是其清潔作用的基礎(chǔ)。

據(jù)Acp systems公司的Illg介紹，噴雪清潔技術(shù)已經(jīng)在其他行業(yè)得到應(yīng)用，如電子和半導(dǎo)體制造、電池生產(chǎn)、涂料和油漆系統(tǒng)，以及醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)等領(lǐng)域。

實驗設(shè)置

為了使用氧化銦錫、銀和用于制造鈣鈦礦及OPV器件的氧化銦錫化合物來對絕緣體-金屬-絕緣體（IMI）襯底的工藝進(jìn)行微調(diào)，研究人員在卷對卷研發(fā)線的卷軸上安裝了幾個雪花噴嘴。然后，他們又制作了一個8厘米寬的OPV組件。在這些OPV組件中，一組是在IMI基板上制作的，這些基板已經(jīng)用適當(dāng)校準(zhǔn)和編程的雪噴工藝清洗過，一組是手動清洗的，而另一組則沒有清洗。

研究人員發(fā)現(xiàn)，使用二氧化碳工藝清潔的組件具有5.3%的功率轉(zhuǎn)換效率。手工清洗的樣品組件效率為4.8%，而未經(jīng)清洗的基板“泄漏電流大”，效率降至2.3%。

去除毛刺可以讓清洗過的樣品獲得更優(yōu)異的性能，這一點已經(jīng)通過暗鎖定熱成像技術(shù)得到確認(rèn)。研究人員表示，產(chǎn)生效率差異的原因，在于人工清潔過程中形成的劃痕，這些劃痕大大減少了光伏組件的活躍區(qū)域，產(chǎn)生了不產(chǎn)生任何電流的死區(qū)，或者切斷了電荷提取的通道。與此同時，一個帶有七個噴嘴的雪噴清潔工具被集成到位于埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)（FAU）電子和能源技術(shù)材料研究所的一條25厘米寬的自動化光伏生產(chǎn)線上。它還被集成到德國研發(fā)設(shè)備供應(yīng)商Sciprios的卷對卷工具中。

PV-CO2聯(lián)盟包括來自FAU、Acp Systems和Sciprios的研究人員，并由德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和氣候行動部（BMWK）提供資助。

Acp Systems成立于1997年，其核心技術(shù)包括Quattroclean雪噴清洗技術(shù)、高精度微劑量技術(shù)以及針對箔和柔性材料的智能處理解決方案。

原標(biāo)題：用于鈣鈦礦、有機(jī)光伏卷對卷生產(chǎn)設(shè)備的新型清潔工具