Optimización de adhesivos conductores de electricidad para interconexiones de células solares

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Investigadores del Centro Internacional de Investigación de la Energía Solar de Constanza (ISC Konstanz), en Alemania, han desarrollado un nuevo método para medir la resistencia de contacto de las interconexiones de células solares realizadas con adhesivos conductores de la electricidad (ECA).

Los ECA están hechos de polímeros adhesivos con partículas metálicas de relleno incrustadas, como la plata. Pueden utilizarse en diseños fotovoltaicos basados en interconexiones de cinta, teja y lámina posterior conductora. También pueden emplearse en la fabricación de células de heterounión de silicio (SHJ) y de células de perovskita-silicio en tándem.

El método propuesto permite caracterizar con precisión tanto la resistividad de contacto como la resistividad global. “Unas mejores mediciones de la unión ECA permiten optimizar las fórmulas del material ECA, utilizando más o menos relleno, por ejemplo, o empleando diferentes formas de relleno, o depositando diferentes geometrías del material ECA en las superficies de unión”, declaró a pv magazine Daniel Tune, jefe de grupo de tándems y nuevos materiales del ISC de Constanza. Estas modificaciones del ECA son importantes para reducir los costes de fabricación sin afectar negativamente al rendimiento”.

Los científicos explicaron que dos mediciones eléctricas importantes para optimizar el uso del ECA son la resistividad de contacto y la resistividad aparente. La resistividad a granel puede medirse fácilmente, pero las mediciones de resistividad de contacto han sido más difíciles porque los valores de resistividad calculados pueden depender en gran medida de las muestras y las condiciones de preparación, lo que dificulta la comparación de prototipos en otros laboratorios o por otros equipos.

“Ahora es posible realizar mediciones de resistencia en una amplia gama de muestras utilizando el método ISC, que combina una unidad de medición específica y un diseño de muestras con nuevos algoritmos para extraer los valores de resistividad correctos de conjuntos de datos compuestos por cientos de mediciones individuales”, explicó Tune.

Cuando se le preguntó por la transferencia de la tecnología de caracterización ECA, Tune dijo que las mediciones se ofrecen actualmente como un servicio a la industria y que el equipo está trabajando en la búsqueda de socios para su comercialización.

Una demostración de la tecnología de caracterización se describe en el estudio “The effects of increasing filler loading on the contact resistivity of interconnects based on silver–epoxied conductive adhesives and silver metallization pastes” (Los efectos del aumento de la carga de relleno en la resistividad de contacto de las interconexiones basadas en adhesivos conductores epoxi de plata y pastas de metalización de plata), publicado en Progress in Photovoltaics.

La investigación demostró que la optimización de los parámetros de resistividad de la masa y de los contactos permitía una reducción “significativa” de la plata, manteniendo un nivel “similar” de rendimiento del producto. El artículo es fruto de la colaboración entre investigadores del ISC de Constanza, la Universidad de Ciencias Aplicadas de Anhalt y el Centro Fraunhofer de Silicio-Fotovoltaica (CSP).

“Nuestro objetivo era desarrollar un método de medición reproducible y fiable de la resistencia de contacto de las interfaces metálicas ECA, y estábamos seguros de que con la configuración de medición y el tratamiento estadístico adecuados sería posible”, afirma en un comunicado de prensa la investigadora principal del estudio, Maria Ignacia Devoto Acevedo.

“Este es un gran ejemplo de cómo una nueva técnica para medir las propiedades fundamentales de un sistema material puede revelar vectores comercialmente importantes en la I+D de materiales que antes se desconocían o sólo se conocían de forma cualitativa”, declaró Tune.

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