Estiramiento de filamentos durante micro

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 12318 (2022) Citar este artículo

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La metalización de las células solares de heterounión requiere una mayor reducción del consumo de plata para reducir los costos de producción y ahorrar recursos. Este artículo presenta cómo el estiramiento de filamentos de pastas de Ag de curado a baja temperatura a base de polímeros durante la microextrusión permite esta reducción y, al mismo tiempo, ofrece un alto potencial de rendimiento de producción. En una serie de experimentos, se evalúa la relación entre la velocidad de impresión y el estiramiento del filamento, por lo que se evalúa la reducción de los anchos de los electrodos de Ag y la disposición de Ag. Además, un modelo de estiramiento de filamentos existente para el proceso de dispensación en paralelo avanza aún más y se utiliza para calcular la viscosidad de elongación. El efecto de estiramiento permite una reducción del ancho del electrodo de Ag hasta Δwf = − 40% rel. según el diámetro de la boquilla y el tipo de pasta. La disposición de Ag se ha reducido de mAg,cal. = 0,84 mg por línea impresa a solo mAg,cal. = 0,54 mg por electrodo de Ag impreso cuando se utilizan aberturas de boquilla de 30 µm, lo que demuestra el prometedor potencial de la tecnología de dosificación paralela para la metalización de células solares de heterounión de silicio.

The International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) predicts a world market share of silicon heterojunction (SHJ) solar cells of 10% in 2024 and 17% in 2030 which corresponds to a substantial rise compared to 3% in 20191. In the last 15 years, several research groups worked towards a further reduction of the Ag-electrode width wf and Ag laydown per cell mAg to save silver, thus further minimizing cell production costs. Lorenz et al. illustrated this trend for flatbed screen-printed Ag-electrodes (in photovoltaic industry referred to as ‘fingers’) and indicated that intense industrial optimization of pastes, screens and machine technology were the main reasons for decreasing the Ag-electrode width over the years2. In 2020, Tepner et al. presented a flatbed screen-printed line electrode with a width of wf = 19 µm and an electrode height of hf = 18 µm on a passivated emitter and rear cell (PERC)3. Besides the decrease in Ag-electrode widths, the ITRPV predicts a total silver consumption of only 50 mg silver per cell in 20301,4. In order to achieve that, the parallel dispensing technology as an alternative printing process has emerged in recent years. Pospischil et al. demonstrated a dispensed line electrode with a width of wf = 17 µm on a PERC solar cell. In that study, they showed that the Ag laydown as well as the electrical cell performance were improved compared to the reference5,6,21% PERC type solar cells. In Proc. 32nd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Munich, Germany https://doi.org/10.4229/EUPVSEC20162016-2CO.2.2 (2016)." href="#ref-CR7" id="ref-link-section-d264538276e401_2"> 7,8,9. Estas publicaciones muestran un desarrollo impresionantemente exitoso durante los últimos años para la metalización PERC.

Sin embargo, el estado de la investigación y el desarrollo de pastas de Ag de curado a baja temperatura para la metalización de células solares SHJ dista mucho de esos resultados, especialmente en lo que respecta a las velocidades de proceso obtenibles y los anchos de electrodo de Ag alcanzables. Las altas tasas de rendimiento y el bajo consumo de plata por celda SHJ son requisitos para aumentar la participación de mercado de este concepto de celda solar de alta eficiencia. Erath et al. velocidades de inundación e impresión aplicables publicadas recientemente de hasta v = 400 mm s−1 para serigrafía plana10. Descoeudras et al. presentó un electrodo de Ag serigrafiado de wf = 16 µm de ancho utilizando una pantalla especial sin nudos con aberturas de pantalla de wn = 12 µm11. Nuestros resultados más recientes para la metalización SHJ mediante dosificación paralela mostraron anchos de electrodo de línea optimizados de wf = 34 µm y una mayor relación de aspecto óptico de ARo = 0,55 cuando se utilizan aberturas de boquilla de 25 µm. En ese estudio, la disposición de Ag de una sola línea de 156 mm fue mAg = 0,30 mg electrodo−112. Para lograr un mayor progreso en las pastas de Ag de curado a baja temperatura, se necesita comprender el estado interno de la pasta durante la microextrusión para resolver las limitaciones de las velocidades de proceso aplicables y los anchos de los electrodos lineales. Hasta ahora, la reducción de los anchos de los electrodos de Ag es limitada porque la pasta muestra una tendencia significativa a esparcirse, por lo que es potencialmente necesaria una mayor adaptación de las formulaciones.

Sin embargo, una forma de lograr formas estrechas de electrodos de Ag puede ser la utilización del estiramiento del filamento durante la microextrusión13,14. En este estudio, presentamos una descripción detallada y una evaluación experimental de cómo los hilos de pasta se estiran en una dimensión uniaxial, lo que resulta en un estrechamiento significativo y, por lo tanto, reduce el diámetro del hilo antes de entrar en contacto con el sustrato. Por lo general, para cuantificar este efecto, las propiedades extensionales de los fluidos se determinan para la extensión uniaxial mediante un reómetro extensional de ruptura capilar (CaBER)15,16 o un reómetro extensional de estiramiento de filamentos (FiSER)17,18,19. En este punto, no se conocen métodos confiables para determinar las propiedades extensionales de las pastas de límite elástico altamente llenas, por lo tanto, analizamos el impacto de este fenómeno utilizando el proceso de dosificación en sí. Evaluamos dos pastas de Ag de curado a baja temperatura con respecto a la velocidad de proceso máxima obtenible y su correlación con la geometría del electrodo. Para ello, implementamos una variación de las aberturas de las boquillas (25 µm ≤ D ≤ 45 µm) y las velocidades del proceso (50 mm s−1 ≤ vproceso ≤ 500 mm s−1) y medimos el depósito de Ag y los anchos de los electrodos de Ag impresos para cuantificar el efecto de estiramiento del filamento. Además, determinamos las propiedades reológicas de la pasta en corte y elongación y correlacionamos los datos con los efectos observados durante la impresión.

Este párrafo resume la literatura más reciente sobre el comportamiento de los hilos de pasta durante la microextrusión. Clasen et al. presentó la complejidad de dispensar fluidos con una reología bastante intrincada al describir el 'mapa de la miseria'. El 'mapa de la miseria' incluye números no dimensionales, por ejemplo, el número Ohnesorge Oh, el número elasto-capilar Ec y el número intrínseco de Deborah Deo, que describen la relación entre varias propiedades materiales. Se puede lograr una caracterización adicional a través de números adimensionales dinámicos como el número capilar Ca, el número de Weber We y el número de Weissenberg Wi20. Siempre que se extruye un fluido a través de una boquilla, la relación entre estos parámetros dicta la evolución física del fluido después de la salida de la boquilla. Para suspensiones, por ejemplo, pastas, el hilo puede disminuir su diámetro con el tiempo debido a su peso creciente. Este adelgazamiento del hilo de pasta se ve reforzado principalmente por la tensión superficial y equilibrado por la fuerza de resistencia. Puede diferenciarse entre adelgazamiento controlado por viscosidad21, adelgazamiento controlado por inercia22,23 y adelgazamiento controlado por elasticidad24.

Kunpai et al. demostró el adelgazamiento del filamento de formulaciones de pasta de Ag durante la microextrusión causado por diferentes cantidades de nanofibras de grafito. Los anchos de las estructuras dispensadas eran más pequeños que las aberturas de las boquillas aplicadas debido a las propiedades de elongación de la pasta13. La figura 1 muestra el estiramiento de hilos de pasta en un proceso de microextrusión utilizando un cabezal de impresión paralelo desarrollado en Fraunhofer ISE25. Aquí, todos los hilos de pasta salen por la salida de la boquilla simultáneamente8. Para describir el estiramiento del filamento con más detalle, se definen tres velocidades distinguidas. La pasta fluye desde un depósito de pasta a través del cabezal de impresión y finalmente a través de la abertura de la boquilla con una velocidad de extrusión vextrusión. La velocidad de extrusión vextrusión depende de la formulación de la pasta y, posteriormente, del comportamiento reológico, así como de la presión del proceso p, la temperatura del proceso T y el diámetro de la boquilla D. La velocidad del proceso vproceso define el ritmo al que se mueve el sustrato debajo del cabezal de impresión, principalmente dictando la tasa de rendimiento del proceso de metalización. El rango específico para velocidades de proceso que permiten un resultado de impresión estable y homogéneo depende de los mismos factores de influencia que la velocidad de extrusión vextrusión y, además, del espacio de dosificación dgap. Los hilos de la pasta extruida cuelgan libremente entre la salida de la boquilla y el sustrato, colgando así dentro del espacio de distribución. Luego, los hilos de pasta se estiran, lo que significa que el diámetro de los hilos de pasta disminuye constantemente desde la salida de la boquilla hasta el punto de contacto de la pasta sobre el sustrato. La longitud de estos hilos de pasta se puede cuantificar mediante el parámetro longitud característica lc13. El comportamiento de humectación de los hilos de pasta reforzada sobre el sustrato no se considera en el enfoque de modelado de Kunpai. Sin embargo, especialmente el impacto de las superficies texturizadas, como los sustratos de las células solares, podría ser significativo. La velocidad de extensión vextensión es la diferencia entre la velocidad del proceso vproceso y la velocidad de extrusión vextrusión, por lo tanto, el estiramiento del filamento se puede mejorar aumentando la velocidad del proceso vproceso o disminuyendo la velocidad de extrusión vextrusión entre sí.

Descripción general del enfoque de dosificación en paralelo para la metalización de células solares. (a) Ilustración del estiramiento del filamento durante la microextrusión de pastas de Ag de curado a baja temperatura. El cabezal de impresión se coloca sobre el sustrato con el espacio de dosificación dgap; en este espacio se produce el estiramiento del filamento. Los hilos de pasta se estiran desde el diámetro inicial d1 hasta un diámetro menor d2. La velocidad de extensión vextensión está determinada por la diferencia entre la velocidad del proceso vproceso y la velocidad de extrusión vextrusión (cifra según 13). (b) Extrusión simultánea de diez hilos de pasta a través de aberturas de boquilla de 35 µm. Una distribución uniforme de la pasta dentro del cabezal de impresión asegura una extrusión de la pasta homogénea8,25. (c) Imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) de un electrodo de Ag dispensado (vista transversal). Aquí, se aplicó una pasta Ag de curado a baja temperatura sobre la celda solar SHJ mediante distribución paralela. La imagen SEM está sacada de la ref.12.

Un estiramiento significativo del filamento requiere suficientes propiedades de elongación de la suspensión extruida, por lo tanto, una alta deformación de Hencky así como una alta tasa de deformación de Hencky. La viscosidad de elongación para la extensión uniaxial se estima mediante CaBER15,17,26,27 o FiSER19. La deformación extensional uniaxial corresponde al flujo del hilo de pasta durante el proceso de dispensación. Las propiedades de suspensión en flujos extensionales y en flujos de corte pueden diferir significativamente, como se muestra en varias publicaciones para soluciones de polímeros o polímeros fundidos. Otras publicaciones muestran resultados para la caracterización reológica extensional de suspensión compleja con límite elástico significativo28,29,30.

Se asume una geometría cilíndrica de la muestra con una longitud L y un diámetro D para determinar las propiedades de elongación. La tensión de Hencky ε se define en la ecuación. (1), siendo L0 la longitud inicial y D0 el diámetro original, respectivamente.

El cambio en el diámetro de la geometría de la muestra cilíndrica a lo largo del tiempo se define como tasa de deformación de Hencky \(\dot{\varepsilon }\) (Ec. (2)).

Schuemmer y Tebel definen la viscosidad elongativa uniaxial ηe de la siguiente manera en la ecuación. (3), donde σzz es la tensión normal axial en el filamento fluido y σrr es la tensión normal radial16,31.

Las tensiones normales σzz y σrr se definen como sigue en las ecuaciones. (4) y (5), donde Γ es la tensión superficial y F es la fuerza axial en el interior del filamento.

Usando la definición de la viscosidad de elongación (ver Ec. (3)) en combinación con las ecuaciones de las tensiones normales (ver Ecs. (4) y (5)) y la tasa de deformación de Hencky (Ec. (2)), resulta en la viscosidad alargada ηe en la ecuación. (6).

Cuando se supone σzz = 0, la ecuación. (6) se simplifica a la viscosidad de elongación aparente ηe,app en la ecuación. (7). Esta suposición para la tensión normal axial es necesaria en los experimentos CaBER porque no se puede determinar la fuerza axial F en el filamento26.

En este estudio, se analizan dos pastas A y B de Ag diferentes de curado a baja temperatura en cuanto a sus propiedades reológicas en cizalladura y elongación, así como su capacidad de impresión en el proceso de dosificación. Las suspensiones altamente cargadas se desarrollan para aplicarse sobre capas de óxido conductor transparente de células solares SHJ y, por lo tanto, requieren una temperatura de curado de Tc = 200 °C para formar contactos con baja resistividad de contacto. Las formulaciones de la pasta consisten en solventes, un sistema de resinas epoxi-fenólicas, la misma proporción de nano-polvos esféricos de plata y aditivos a base de polímeros, si es necesario. La mezcla de disolventes está formada por 2-fenoxietanol y 2-(2-hexoxietoxi)etanol. Más del 90% en peso de los componentes de la pasta son no volátiles después del proceso de curado.

La viscosidad de cizallamiento y la tixotropía de las pastas A y B de Ag de curado a baja temperatura se miden con el reómetro rotacional comercial MCR 702 utilizando la tecnología TwinDrive de Anton Paar GmbH, Alemania. Se utiliza una geometría de placas paralelas con un diámetro de D = 25 mm y una rugosidad de Rq = 2–4 µm. La superficie rugosa de las geometrías debería reducir el deslizamiento de la pared durante la caracterización de suspensiones altamente llenas, sin embargo, la superficie rugosa no puede suprimir completamente este fenómeno32. Después de aplicar la muestra en la geometría de la placa inferior, la placa superior se mueve hacia abajo hasta una distancia de separación de dtrim = 0,235 mm. A continuación, se elimina el exceso de suspensión en los bordes de la geometría. El espacio de medición entre la placa superior e inferior es dmedida = 0,2 mm, la temperatura de medición se ajusta a T = 25 °C. Se elige un tiempo de espera de t = 5 min antes de cada inicio de la medición para lograr una distribución homogénea de la temperatura dentro de la muestra y recuperar la estructura interna de la suspensión. Para determinar la viscosidad de corte, se aplica un modo de velocidad de corte controlado por pasos entre \(\dot{\gamma }\) = 10–2 s−1 a \(\dot{\gamma }\) = 104 s−1. El tiempo de medición por punto de medición se reduce logarítmicamente de t = 55 s a t = 0,3 s. En total, se miden 45 puntos de medición. El comportamiento tixotrópico de la suspensión altamente cargada se estima usando la 'prueba de tixotropía de tres intervalos (3ITT)'33. El método 3ITT está bien descrito en la literatura34,35,36. El perfil de medición se divide en tres intervalos en los que la frecuencia se mantiene constante en f = 1 Hz. En el primer y tercer intervalo, la pasta se carga a una deformación baja constante con una amplitud de vibración oscilante de γ = 0,1%. En este experimento, se eligen 30 puntos de medición con un tiempo de medición constante de t = 10 s para el primer intervalo y 40 puntos de medición con un tiempo de medición constante de t = 15 s para cada punto de medición para el tercer intervalo. El tercer intervalo corresponde al comportamiento de reconstrucción del fluido. En el segundo intervalo se aplica una deformación de γ = 80%. El tiempo de medición para cada punto de medición se establece en t = 5 s para un total de 60 puntos de medición. Además, el límite elástico de ambas pastas está determinado por una configuración de impulsor. Aquí, el espacio de medición se establece en dmedida = 0,3 mm y se aplica un esfuerzo cortante entre τ = 10–2 Pa a τ = 5·103 Pa. El tiempo de medición para cada punto de medición se establece en t = 5 s. El límite elástico se determina por el método del punto de intersección tangente32,37.

Se realizan al menos tres mediciones independientes para cada configuración. Los diagramas representan los valores medios de todas las repeticiones de medición y sus desviaciones estándar como barras de error. Cada medición se realiza utilizando una nueva muestra. Los perfiles de medición de la caracterización reológica de cizalla se definen con base en pruebas preliminares y literatura que analiza también suspensiones altamente llenas32,38,39. Una cámara de imágenes de alta velocidad observa la pasta durante la medición de reometría rotacional para detectar posibles errores y observar los efectos del deslizamiento de la pared.

El segundo experimento reológico se centra en la determinación de las propiedades de elongación de las pastas A y B. Las muestras se extruyen a través de una sola boquilla con diámetros de D = 110 µm, D = 160 µm y D = 230 µm. Estas agujas de microprecisión de Vieweg GmbH, Alemania, tienen puntas cónicas y están hechas de una aleación de níquel y plata. La presión de proceso aplicada p está preajustada a un valor constante. El cambio dependiente del tiempo del diámetro del hilo de pasta se determina mediante el uso de imágenes de alta velocidad. Para eso, la cámara de imágenes de alta velocidad IDT OS7 con 2000 a 2500 cuadros por segundo se coloca frente a la configuración experimental y se enfoca en el punto de estrechamiento (ver Fig. 2). Se realizan al menos cuatro mediciones independientes. Además, la cámara de imágenes de alta velocidad se usa para determinar la velocidad de extrusión vextrusión para aberturas de boquilla de D = 25 µm a D = 45 µm usando nuestro cabezal de impresión de I+D 'GECKO'25. Este cabezal de impresión extruye diez hilos de pasta simultáneamente. El diseño geométrico de nuestro cabezal de impresión de I+D se basa en simulaciones de dinámica de fluidos computacionales para garantizar una distribución homogénea de la pasta dentro del cabezal de impresión6,8. La presión de proceso aplicada p se preestablece al mismo valor constante utilizado para las pruebas de dispensación sobre sustratos. La velocidad de extrusión vextrusión de cada hilo de pasta se calcula mediante el seguimiento del movimiento de píxeles por incremento de tiempo. Se realizan tres mediciones independientes.

Configuración experimental del experimento reológico para determinar el diámetro dependiente del tiempo del filamento extruido.

En este experimento, hemos realizado una serie de experimentos para evaluar los rangos de velocidad del proceso de dos pastas de Ag de curado a baja temperatura diferentes. Ambas pastas se extruyen a través de aberturas de boquilla de D = 45 µm, D = 40 µm, D = 35 µm, D = 30 µm y D = 25 µm. La presión del proceso p y el espacio de dosificación dgap se mantienen constantes en dgap = 250 µm para todos los experimentos. El denominado cabezal de impresión de I+D 'GECKO' se utiliza para realizar todos los experimentos de dosificación25. Además, se utiliza un robot de mesa comercial como se describe en la literatura40. La velocidad del proceso vproceso varía entre vproceso = 50 mm s−1 y vproceso = 500 mm s−1 en incrementos de 10 mm s−1 para cada combinación de diámetro de boquilla y pasta. Cada combinación de parámetros se repite de forma independiente tres veces. Después de aplicar pastas de Ag de curado a baja temperatura sobre el sustrato, se lleva a cabo un proceso de curado en un horno de convección R0400FC de Essemtec AG, Suiza. Se aplica una temperatura de curado de Tc = 200 °C para una duración de curado de tc = 5 min para todas las muestras.

Después del paso de curado, las formas de los electrodos se evalúan visualmente en cuanto a su homogeneidad. Las líneas rectas y homogéneas de categoría II se caracterizan utilizando el microscopio de barrido láser confocal 3D OLS4000 de OLYMPUS con un aumento de 50x. Se realizan nueve mediciones para cada combinación de parámetros. Las imágenes del microscopio son analizadas por el software Fraunhofer ISE, el llamado 'Dash'41. En este caso, se determinan los anchos de los electrodos wsombreado y wnúcleo, la altura máxima del electrodo hf,max así como el área de la sección transversal Across. El ancho del electrodo de sombreado wshading se define como el ancho máximo del electrodo, incluida cualquier extensión de pasta. El ancho del electrodo central wcore es esta parte del ancho del electrodo de sombreado que muestra una altura aparente del electrodo y, por lo tanto, afecta significativamente la resistencia del electrodo lateral. Sobre la base de estos valores, la relación de aspecto óptico ARo y el coeficiente de dispersión ζspreading se calculan como se indica en las Ecs. (8) y (9)6,39. Estos parámetros geométricos que describen la forma de un electrodo se visualizan en una imagen SEM en la ref.39.

La figura 3 muestra los resultados de las mediciones del reómetro rotacional. Ambas pastas muestran un fuerte comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento, lo que significa que la viscosidad de cizallamiento disminuye al aumentar las velocidades de cizallamiento. Esta propiedad reológica está bien establecida para las pastas metálicas utilizadas en aplicaciones de células solares38,39. La pasta A tiene una viscosidad de corte de ηpasta-A = (111,9 ± 5,0) Pa s a una velocidad de corte de \(\dot{\gamma }\) = 101 s−1 y una viscosidad de corte reducida de ηpasta-A = (5,6 ± 0.1) Pa s a una tasa de corte de \(\dot{\gamma }\) = 103 s−1. La pasta B muestra una viscosidad de bajo cizallamiento similar (ηpasta-B = (119.9 ± 4.6) Pa s en \(\dot{\gamma }\) = 101 s−1) (ver Fig. 3a). Para velocidades de cizallamiento por encima de \(\dot{\gamma }\) > 100 s−1, los datos sugieren que ambas formulaciones de pasta muestran diferencias significativas en la viscosidad de cizallamiento entre sí, lo que indica un comportamiento diferente durante la impresión porque las velocidades de cizallamiento del proceso relevante están entre \ (\dot{\gamma }\) = 103 s−1 y \(\dot{\gamma }\) = 105 s−16. En la literatura, el fenómeno de la fractura del borde es bien conocido para las mediciones con reómetro rotacional de suspensiones altamente llenas42,43. Este efecto también ocurrió durante nuestras mediciones rotacionales, por lo tanto, los valores de viscosidad determinados para velocidades de corte por encima de \(\dot{\gamma }\) > 100 s−1 podrían brindar solo indicaciones relativas en lugar de descripciones absolutas de la viscosidad. Además, el deslizamiento de la pared, las bandas de cizallamiento y el derrame de la muestra pueden afectar los valores reales de la viscosidad de cizallamiento, como se describe en la referencia 32.

Caracterización reológica de cizallamiento de las pastas A y B de Ag de curado a baja temperatura determinada por el reómetro rotacional TwinDrive de Anton Paar GmbH, Alemania, a T = 25 °C. (a) La viscosidad de cizallamiento η se representa en función de la velocidad de cizallamiento \(\dot{\gamma }\), que muestra el comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento de ambas pastas. (b) La deformación cortante γ sobre el esfuerzo cortante τ se mide para determinar el límite elástico estático τf usando el método de intersección tangente. (c) Además, se representa el resultado de la prueba de tixotropía de tres intervalos.

La recuperación tixotrópica de la estructura interna después de una deformación excesiva se calcula mediante el último valor del módulo de almacenamiento elástico G' del intervalo III y el último valor del módulo de almacenamiento elástico G' del intervalo I como se indica en la Fig. 3c). Aquí, la recuperación relativa del módulo de almacenamiento se calcula después de un tiempo de recuperación de t = 10 min para dar una indicación que describe la reconstrucción de la estructura interna de la pasta. La pasta A muestra una recuperación relativa de pasta-A = (69 ± 14) %, pasta B de pasta-B = (17 ± 1) %. Aunque un tiempo de recuperación de t = 10 min no corresponde al tiempo de recuperación justo después del proceso de impresión, sí da una indicación general sobre la capacidad de la pasta para recuperar su estructura interna. El límite elástico estático de la pasta A es τf = (7,7·102 ± 14) Pa, el límite elástico estático de la pasta B es τf = (1,2·103 ± 140) Pa (ver Fig. 3b). Estos parámetros reológicos bajo flujo de cizallamiento indican que las pastas A y B de Ag de curado a baja temperatura tienen propiedades de pasta similares, pero como mostramos en este estudio, las velocidades de proceso aplicables de categoría II (consulte "Definición del rango de velocidad de proceso que da como resultado estructuras homogéneas" sección) y las correspondientes formas de electrodos de Ag (consulte la sección "Impacto del estiramiento del filamento en la metalización de células solares") difieren significativamente. En los estudios de Pospischil et al.44 y Tepner et al.39, las diferentes formas de los electrodos de Ag se explican por las propiedades reológicas de corte de las pastas de Ag de curado a alta temperatura. Estas pastas se aplicaron mediante dosificación paralela o serigrafía plana.

La Figura 4 ilustra los resultados del estrechamiento de filamentos dependiente del tiempo de hilos de pasta que cuelgan libremente para ambas pastas de Ag de curado a baja temperatura. Al comienzo de la extrusión de un hilo de pasta, el diámetro del filamento se mantiene casi constante. Después de que el hilo de pasta acumuló una masa crítica para la cual la atracción gravitacional supera el límite elástico de la suspensión, el diámetro del filamento cambia abruptamente. El estrechamiento de los hilos de pasta evoluciona hasta que finalmente se rompe. Al disminuir el diámetro de la boquilla de D = 230 µm a D = 110 µm, aumenta la meseta de la curva porque se requiere un tiempo de extrusión más largo de la pasta para lograr la masa crítica del hilo de pasta para superar el límite elástico de la suspensión. Para la pasta A, los diámetros iniciales de la rosca son significativamente mayores que el diámetro de la boquilla de D = 160 µm y D = 110 µm. Por el contrario, la pasta B no muestra un hinchamiento de matriz tan fuerte; el diámetro inicial de la rosca y el diámetro de la boquilla son similares.

Estrechamiento de roscas de pasta extruida que cuelgan libremente de las pastas A y B. El diámetro medio de la rosca Dthread se representa en el tiempo t para diámetros de boquilla de D = 230 µm, D = 160 µm y D = 110 µm. Las curvas muestran una evolución exponencial.

En el estudio de Clasen, el diámetro del filamento en función del tiempo se divide en cuatro regímenes diferentes. En este caso, la viscosidad de elongación se determina mediante el método CaBER45. Con base en este método, definimos dos regímenes para cada curva en la Fig. 4. La condición límite se establece como el diez por ciento del diámetro inicial de la rosca. Por lo tanto, la sección de la curva que incluye el adelgazamiento exponencial se utiliza para determinar la viscosidad de elongación aparente ηe,app. El gráfico muestra una tendencia exponencial generalmente descrita por la función D(t) = D0 + A·exp(R0·t). La derivada de la función dD/dt así como la tensión superficial Γ se utilizan para calcular la viscosidad de alargamiento aparente ηe,app (ver Eq. (7)). Se supone que la tensión superficial es Γ = 20 mN m−1 para ambas formulaciones6.

Las viscosidades de elongación aparentes ηe,app durante el tiempo t y los ajustes exponenciales resultantes para ambas pastas se muestran en la Fig. 5. La pasta A tiene una viscosidad de elongación aparente de ηe,app|pasta-A = (18 ± 6) Pa s en t = 10 ms en comparación con una viscosidad de elongación aparente de ηe,app|paste-B = (4995 ± 5848) Pa s en t = 10 ms. Esta alta viscosidad de alargamiento aparente de la pasta B viene dictada especialmente por los resultados de la medición del diámetro de la boquilla D = 160 µm. Los otros datos de la pasta B muestran una viscosidad de elongación aparente de un orden de magnitud menor. Ninguna hipótesis explica estos resultados claramente diferentes entre los diámetros de las boquillas. Sin embargo, se puede detectar una clara diferencia en la viscosidad de elongación de ambas pastas de curado a baja temperatura y su función exponencial. Un gradiente más pronunciado de pasta gráfica B corresponde a una disminución más fuerte en el diámetro de la rosca. A continuación, la resistencia para estirar los hilos de la pasta es menor para la pasta A que para la pasta B, lo que resulta en un estiramiento del filamento más excesivo para la pasta A. Se señala que se toman las ecuaciones del método CaBER para determinar la viscosidad de elongación aparente en base a los datos brutos generados por el experimento de estrechamiento.

Viscosidad de elongación aparente de las pastas A y B de Ag de curado a baja temperatura determinada por formación de cuello de filamento a T = 25 °C. La viscosidad de alargamiento ηe,app se representa en función del tiempo t.

La extrusión de pastas A y B de Ag de curado a baja temperatura a través de boquillas micrométricas da como resultado diferentes tipos de formas de electrodos de Ag. La Figura 6 ilustra las diferentes formas de la línea dosificada, que estamos utilizando para categorizar el resultado de la dosificación centrándonos en la metalización de células solares. Estas imágenes de microscopio muestran ejemplos de los resultados de impresión para la pasta A con una abertura de boquilla de D = 45 µm. Cuando la velocidad del proceso aplicada es demasiado lenta para los parámetros de proceso especificados, la forma de la línea impresa tiene un patrón enrollado (categoría I) (consulte la Fig. 6, a la izquierda). Esto significa que el caudal de volumen de la pasta es demasiado alto para la velocidad del proceso aplicado. En el centro de la Fig. 6, la velocidad del proceso es la adecuada para lograr líneas rectas y homogéneas (categoría II). Sin embargo, los anchos de los electrodos de línea homogénea varían significativamente dependiendo de la velocidad del proceso. En consecuencia, existe un rango de velocidad desde la velocidad de proceso mínima vprocess,min hasta la velocidad de proceso máxima vprocess,max para la cual este tipo de pastas A y B de Ag de curado a baja temperatura muestran un estiramiento del filamento durante la impresión. La velocidad de proceso mínima vprocess,min es el límite inferior para formas de línea recta homogénea, lo que significa que las velocidades por debajo de ese umbral crítico dan como resultado líneas enrolladas, mientras que la velocidad de proceso máxima vprocess,max define el límite superior para la impresión de líneas rectas homogéneas. Más allá de ese umbral, surgen interrupciones en la línea debido a las diferencias excesivas entre la extrusión y la velocidad del proceso (categoría III) (ver Fig. 6, derecha). Por lo tanto, la velocidad de proceso máxima vprocess,max da como resultado anchos de línea más estrechos que la velocidad de proceso mínima vprocess,min. En el ejemplo representado en la Fig. 6, las formas de líneas rectas homogéneas podrían dosificarse en un rango de velocidad de proceso desde vproceso,mín = 140 mm s−1 hasta vproceso,máx = 410 mm s−1. El ancho del electrodo de la línea sombreada wshading varía entre wshading,min = 85 µm (wcore,min = 56 µm) y wshading,max = 54 µm (wcore,max = 35 µm). Indica que los hilos de la pasta extruida se alargan significativamente durante el proceso de dosificación.

Clasificación de formas de electrodos de Ag dosificados. Se representan imágenes microscópicas representativas de diferentes calidades de formas dispensadas de pasta A (D = 45 µm). La dosificación de pasta A con una velocidad de proceso de vprocess,cat-I = 90 mm s−1 da como resultado líneas enrolladas (categoría I, izquierda). Para las velocidades de proceso entre vprocess,min = 140 mm s−1 (wshading = 85 µm) y vprocess,max = 410 mm s−1 (wshading = 54 µm), se observan formas de líneas rectas homogéneas con diferentes anchos (categoría II , centro). A una velocidad de proceso superior a vprocess,cat-III = 490 mm s−1 surge una impresión interrumpida (categoría III, derecha).

La figura 7 muestra el rango de velocidad del proceso de categoría II en relación con el diámetro de la boquilla y la formulación de la pasta. Ambas pastas de Ag de curado a baja temperatura muestran la tendencia a que el rango aplicable de las velocidades del proceso se reduzca con una reducción del diámetro de la boquilla. La pasta A da como resultado formas lineales homogéneas cuando se extruye a través de aberturas de boquilla de D = 45 µm con velocidades de proceso de vproceso,mín = 140 mm s−1 a vproceso,máx = 410 mm s−1. Las velocidades de proceso por debajo de vproceso < 130 mm s−1 en aberturas de boquilla de D = 45 µm dan como resultado líneas enrolladas. Por el contrario, las velocidades de proceso por encima de vproceso > 410 mm s−1 dan como resultado formas de líneas interrumpidas. Cuando la pasta A se extruye a través de aberturas de boquilla de D = 30 µm, el rango de velocidad del proceso de categoría II disminuye hasta vproceso,mín = 70 mm s−1 y vproceso,máx = 140 mm s−1. Además, la pasta A no puede extruirse a través de aberturas de boquilla de D = 25 µm debido a su distribución de tamaño de partícula y tamaños de aglomerado. Por otro lado, la pasta B podría extruirse hasta valores de velocidad de proceso de vprocess,max = 500 mm s−1 utilizando aberturas de boquilla de D = 45 µm y D = 40 µm. La dispensación de pasta B a través de aberturas de boquilla de D = 25 µm da como resultado electrodos de Ag rectos y homogéneos para valores de velocidad de proceso de vprocess,min = 170 mm s−1 y vprocess,max = 250 mm s−1. Por lo tanto, la pasta B se puede dispensar con velocidades de proceso más rápidas en comparación con la pasta A, incluso cuando se utilizan diámetros de boquilla pequeños por debajo de D < 30 µm. Este resultado se explica por las diferentes velocidades de extrusión y extrusión de ambas suspensiones altamente cargadas (ver la sección "Impacto del estiramiento del filamento en la metalización de células solares", Fig. 9). Una posible explicación de los diferentes comportamientos de la pasta con respecto al rango de velocidad del proceso de categoría II podría ser la diferencia en el contenido de polímeros y las diferentes combinaciones de los dos polímeros en las formulaciones de la pasta.

Los rangos de velocidad del proceso de categoría II para las pastas A y B se presentan para aberturas de boquilla entre D = 45 µm y D = 25 µm. El rango de velocidad de proceso está limitado por la velocidad de proceso mínima vprocess,min y la velocidad de proceso máxima vprocess,max.

La Figura 8 ilustra el impacto de diferentes rangos de velocidad del proceso en la geometría del electrodo, como el ancho del electrodo de sombreado wsombreado (ver Fig. 8a) y el ancho del electrodo central wcore (ver Fig. 8b). Las variables geométricas que describen las formas de los electrodos de línea se dan en la referencia 6,39. Aquí se muestran los resultados de las pastas A y B para aberturas de boquilla de D = 30 µm, D = 35 µm y D = 40 µm. En la Tabla 1 se resumen otros resultados para diámetros de boquilla adicionales. Cuando se extruye pasta A a través de aberturas de boquilla de D = 40 µm con la velocidad de proceso mínima de vprocess,min = 120 mm s−1, el ancho del electrodo de sombreado resultante es wshading,paste- A = (76 ± 1) µm y el ancho del electrodo central es wcore,paste-A = (51 ± 1) µm. Al aumentar la velocidad del proceso hasta vprocess,max = 320 mm s−1, el ancho del electrodo de sombreado y el ancho del electrodo central disminuyen aproximadamente de forma lineal. La misma tendencia se puede observar con diámetros de boquilla reducidos. Sin embargo, el gradiente de la relación se vuelve más pronunciado para aberturas de boquilla más pequeñas. El ancho del electrodo de sombreado de la pasta A se puede reducir desde wsombreado,pasta-A = (60 ± 2) µm en vproceso,mín = 70 mm s−1 hasta wsombreado,pasta-A = (47 ± 1) µm en vproceso,máx. = 140 mm s−1 para aberturas de boquilla de D = 30 µm. Se hace una observación importante, cuando se usan diámetros de boquilla de D ≥ 35 µm para la pasta A, ya que las roscas de la pasta extruida pueden dar como resultado anchos de electrodo de núcleo más pequeños que las aberturas de boquilla correspondientes. Sin embargo, los anchos de los electrodos de sombreado correspondientes siempre fueron mayores que los diámetros de las boquillas aplicadas, independientemente de la velocidad del proceso dentro de la categoría II. La significativa tendencia a hincharse de la matriz de la pasta A también ocurre en el proceso de dispensación que utiliza diámetros de boquilla pequeños, lo que significa que el diámetro inicial de la rosca de la pasta es mayor que los diámetros de la boquilla, lo que da como resultado electrodos de Ag más anchos que los diámetros de boquilla usados.

Formas de electrodos de plata que dependen de velocidades de proceso homogéneas de categoría II para pastas de plata A y B de curado a baja temperatura. y (d) el coeficiente de dispersión ζesparcimiento se representan a modo de ejemplo para aberturas de boquilla de D = 40 µm, D = 35 µm y D = 30 µm.

La pasta B muestra una tendencia similar a la pasta A con respecto a la disminución lineal del ancho del electrodo de sombreado y el ancho del electrodo central al aumentar la velocidad del proceso. El aumento de la velocidad del proceso de vprocess,min = 200 mm s−1 a vprocess,max = 320 mm s−1 en D = 30 µm corresponde a una disminución aproximadamente lineal del ancho del electrodo central de wcore,paste-B = (36 ± 1) µm a wcore,paste-B = (29 ± 1) µm. Casi todo el rango de velocidad del proceso desde vprocess,min hasta vprocess,max de la pasta B permite anchos de electrodos centrales por debajo del diámetro de la boquilla correspondiente.

Además, la Fig. 8 muestra la evolución de la relación de aspecto óptico ARo (ver Fig. 8c) y el coeficiente de dispersión ζspreading (ver Fig. 8d) en relación con el rango de velocidad del proceso de categoría II. La relación de aspecto óptico ARo se define como la relación entre la altura máxima del electrodo hf,max y la anchura del electrodo de sombreado wshading (véase la ecuación (8))6. La relación de aspecto óptico también disminuye al aumentar la velocidad del proceso, por ejemplo, a la velocidad de proceso mínima vprocess,min = 120 mm s−1 se logra una relación de aspecto óptico de ARo,paste-A = (0,42 ± 0,03) mientras que la velocidad de proceso máxima vprocess,max = 320 mm s−1 da como resultado una relación de aspecto óptico de ARo,paste-A = (0,32 ± 0,02) (D = 40 µm). Los datos sugieren que cuando se utilizan aberturas de boquilla más pequeñas, la relación de aspecto óptico obtenible disminuye. Si bien la disminución de la relación de aspecto óptico con una velocidad de proceso creciente es significativa para la pasta A, esta tendencia no se puede observar para la pasta B ya que los valores permanecen casi constantes.

La relación entre el ancho del electrodo central wcore y el ancho del electrodo de sombreado wshading se define como el coeficiente de dispersión ζspreading, siendo el valor óptimo ζspreading = 1 (consulte la Ec. (9))39. El coeficiente de esparcimiento de la pasta A es igual para todos los diámetros de boquilla evaluados y velocidades de proceso en la categoría II (ver Fig. 8d). Sin embargo, los coeficientes de esparcimiento de la pasta B muestran una tendencia mínima dependiendo de la velocidad del proceso que podría estar en el rango de incertidumbre experimental. Se alcanzan coeficientes de dispersión más pequeños ya sea aumentando la velocidad del proceso o disminuyendo el diámetro de la boquilla. Por lo tanto, los datos sugieren que los diámetros de boquilla más pequeños y las velocidades de proceso más altas pueden fomentar la dispersión de la pasta. Esto lleva a la siguiente hipótesis: para velocidades de proceso lentas, las propiedades reológicas de la pasta de cizallamiento dominan y el estiramiento del filamento no ocurre en una extensión significativa. La velocidad de proceso mínima de la pasta B vprocess,min = 170 mm s−1 alcanza un coeficiente de esparcimiento ζspreading,paste-B = (0,70 ± 0,03) y la velocidad de proceso máxima vprocess,max = 250 mm s−1 muestra un coeficiente de esparcimiento ζspreading ,pasta-B = (0,68 ± 0,04) (D = 25 µm).

Con respecto a la aplicación de celdas solares, las rejillas metálicas aplicadas deben tener electrodos de Ag angostos sin dispersión de pasta y un consumo mínimo de plata por celda en combinación con altas tasas de rendimiento, siguiendo altas velocidades de proceso. Nuestros datos sugieren que estos objetivos siguen una compensación severa. El rango de velocidad del proceso de la categoría II permite la reducción del ancho del electrodo de línea, ya que el aumento de las velocidades del proceso da como resultado una disminución del ancho del electrodo central, así como del ancho del electrodo de sombreado. El uso de un diámetro de boquilla más pequeño ayuda a reducir el ancho del electrodo de plata a expensas de limitar significativamente la velocidad del proceso aplicable y causar problemas potenciales en la estabilidad del proceso debido a la obstrucción de esas boquillas debido a la tendencia de la pasta a formar aglomerados. Además, las aberturas de boquilla más pequeñas pueden fomentar la dispersión de la pasta según el sistema de pasta. No obstante, la dispensación de pastas de Ag de curado a baja temperatura a través de boquillas de diámetro pequeño da como resultado electrodos de línea más estrechos.

Además, hemos evaluado la disposición de Ag por línea de 156,75 mm en relación con la velocidad del proceso en la categoría II (Tabla 1). Por ejemplo, la extrusión de pasta A a través de aberturas de boquilla de D = 45 µm da como resultado una disposición de Ag de mAg,pasta-A = (1,90 ± 0,10) mg electrodo−1, cuando se utiliza la velocidad de proceso mínima de vproceso,min = 140 mm s −1. El aumento de la velocidad del proceso hasta vprocess,max = 410 mm s−1 da como resultado una disminución del depósito de pasta hasta mAg,paste-A = (0,71 ± 0,03) mg electrodo−1, luego de una reducción delta del depósito de Ag por ΔmAg, pasta-A = − 1,19 mg electrodo−1. El potencial de ahorro de Ag de la pasta B en combinación con diámetros de boquilla de D = 45 µm es solo ΔmAg, pasta-B = − 0,66 mg electrodo−1. La disminución del diámetro de la boquilla reduce la posible magnitud de la reducción de Ag, ya que la pasta A muestra una acumulación de Ag entre mAg,pasta-A = (0,85 ± 0,04) mg electrodo−1 en vproceso,min = 70 mm s−1 y mAg,pasta-A = (0,55 ± 0,03) mg electrodo−1 en vproceso,min = 140 mm s−1 para aberturas de boquilla de 30 µm. Por lo tanto, el estiramiento del filamento permite el control de la disposición de Ag por celda solar.

En conclusión, el uso máximo del estiramiento del filamento durante la microextrusión permite electrodos de Ag angostos y depósitos de Ag bajos combinados con un potencial de alto rendimiento. En consecuencia, el uso completo del estiramiento del filamento debería dar como resultado una ganancia en la eficiencia de la celda solar, ya que los electrodos de Ag más estrechos disminuyen el área de sombreado y, por lo tanto, aumentan la densidad de corriente de cortocircuito. Además, el uso de plata es más efectivo para formas de electrodos homogéneas que para formas no homogéneas. Hemos evaluado esta hipótesis en un estudio diferente, y los resultados están disponibles en la ref.46.

Surge la pregunta de por qué las pastas de Ag de curado a baja temperatura muestran un rango de velocidad de proceso tan amplio dentro de la categoría II, lo que permite formas de electrodos tan diferentes, así como la disposición de Ag. La cantidad significativa de polímero en la formulación de la pasta podría ser una de las razones. Para materiales elásticos como suspensiones a base de polímeros, la viscosidad de elongación se informa como una propiedad influyente en la literatura. Durante la microextrusión, la pasta está sujeta a una deformación por extensión uniaxial. Kunpai et al. demostró el diferente estiramiento de las pastas de Ag causado por cantidades variables de nanofibras de grafito. Los anchos de los electrodos resultantes fueron más pequeños que las aberturas de las boquillas aplicadas debido a las propiedades de elongación de las pastas13. Esta propiedad de elongación de la pasta de Ag de curado a baja temperatura abre la posibilidad de influir en el ancho del electrodo de Ag y aumentar la disposición de Ag por celda sin reducir la apertura de la boquilla, lo que puede aumentar la estabilidad del proceso.

La pasta A tiene una viscosidad de alargamiento más baja que la pasta B (ver la sección "Comportamiento bajo flujo de alargamiento uniaxial") que se corresponde con los resultados del experimento de impresión. Los diferentes parámetros de forma de electrodo, así como la diferente disposición de Ag correspondiente entre la velocidad de proceso mínima y máxima, es mayor para la pasta A que para la pasta B, por lo tanto, el estiramiento del filamento de la pasta A parece ser mayor. La menor viscosidad de elongación de la pasta A refleja una menor resistencia a la deformación uniaxial por extensión que también es evidente en las diferentes longitudes características lc. La figura 9b) ilustra la longitud característica en función de la velocidad de deformación para diferentes diámetros de boquilla. Cuando la velocidad de deformación es \(\dot{\varepsilon }\) = 0, la longitud característica lc corresponde aproximadamente al espacio de distribución correspondiente dgap. Este efecto es independiente del diámetro de la boquilla o de la formulación de la pasta, ya que la rosca de la pasta no sufre ninguna deformación por extensión. Además, los datos de medición permiten la siguiente suposición: vprocess,min = vextrusion. Las desviaciones entre los dos datos experimentales están dentro del rango de incertidumbre experimental y resultan en parte de los parámetros experimentales elegidos; por ejemplo, la velocidad mínima del proceso vprocess,min solo se determina en incrementos de 10 mm s−1. El aumento de la velocidad de deformación da como resultado una mayor longitud característica, ya que las propiedades de la pasta afectan la longitud característica. La pasta A muestra una longitud característica máxima de lc = 604 µm mientras que la pasta B tiene una longitud característica máxima de lc = 372 µm. Parece que la longitud característica es independiente del diámetro de la boquilla para la pasta particular dentro de la incertidumbre experimental. Aunque la pasta B muestra una velocidad de extrusión significativamente más alta en comparación con la pasta A, la pasta A tiene un mayor efecto de estiramiento (ver Fig. 9a)).

(a) Velocidades de extrusión vextrusión para varios diámetros de boquilla y (b) su longitud característica lc sobre la velocidad de deformación para las pastas A y B de Ag de curado a baja temperatura. La extrusión de los hilos de la pasta se observa mediante una cámara de imágenes de alta velocidad para determinar la extrusión. velocidad de extrusión para cada pasta dependiendo del diámetro de la boquilla de 45 µm ≥ D ≥ 25 µm. Además, se muestran las velocidades mínimas del proceso vprocess,min de la Fig. 6 para visualizar nuestra suposición vprocess,min = vextrusion. La longitud característica lc se calcula en base a la ecuación in13.

En la Fig. 10 se presenta otro vínculo entre las propiedades de la pasta y la relación entre el área de la sección transversal de la línea dosificada Across y el área de la sección transversal de la boquilla Anozzle correspondiente. La combinación de diferentes velocidades de proceso y velocidades de extrusión puede resultar en la misma velocidad de extensión, lo que da como resultado una proporción comparable de las dos áreas transversales, especialmente para velocidades de extensión superiores a vextensión = 102 mm s−1, esta relación parece ser independiente de la suspensión y el diámetro de la boquilla. Cuando la relación de las áreas de la sección transversal se vuelve mayor que uno, los hilos de la pasta se hinchan en la salida de la boquilla o el comportamiento de humectación de la pasta sobre el sustrato se vuelve significativo superponiéndose al efecto de estiramiento del filamento. Cuando la relación de las áreas transversales permanece por debajo de uno, domina el efecto de estiramiento del filamento.

Correlación entre las propiedades de elongación de las pastas de Ag de curado a baja temperatura A y B y las formas de los electrodos resultantes. La relación entre el área de la sección transversal del electrodo de Ag dispensado Across y el área de la sección transversal de la boquilla A se representan gráficamente sobre la velocidad de extensión vextensión.

En este estudio, hemos demostrado el estiramiento del filamento de las pastas de Ag de curado a baja temperatura durante la microextrusión, lo que permite una disminución significativa del ancho del electrodo de línea y la disposición de Ag al aumentar las velocidades del proceso correspondiente. En una serie de experimentos reológicos, hemos demostrado que dos pastas con propiedades reológicas de cizallamiento similares difieren significativamente en el comportamiento de elongación. Además, la viscosidad de elongación para la deformación por extensión uniaxial de ambas pastas difiere y refleja el grado de estiramiento del filamento y la longitud característica potencial de los hilos y su impacto en el proceso de impresión.

El efecto de estiramiento permite reducir el ancho del electrodo de Ag hasta Δwf = − 40% rel. según el diámetro de la boquilla y el tipo de pasta. Además, se ha demostrado una reducción del depósito de Ag de mAg = 0,84 mg por electrodo de Ag a mAg = 0,54 mg por electrodo de línea para aberturas de boquilla de 30 µm. Estos resultados muestran una forma prometedora de reducir aún más los costos de metalización mientras se mejora el rendimiento de producción de las celdas solares SHJ y se mejora potencialmente el rendimiento de las celdas solares. Para lograr esto, sugerimos el desarrollo de nuevas formulaciones de pasta que muestren un fuerte efecto de estiramiento del filamento y, al mismo tiempo, una baja tendencia a hincharse el troquel mediante el ajuste de la matriz polimérica.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual no están disponibles públicamente debido a un acuerdo entre los socios del proyecto ALTURA con el número 03EE1006C, pero están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Este trabajo fue apoyado por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía de Alemania dentro del proyecto de investigación "Altura" bajo el número de contrato 03EE1006C. Los autores les gustaría a todos los compañeros de trabajo en el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE. Los autores son responsables del contenido.

Financiamiento de acceso abierto habilitado y organizado por Projekt DEAL.

Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar, Heidenhofstrasse 2, 79110, Freiburg im Breisgau, Alemania

Katharina Gensowski, Maximilian Much, Elisabeth Bujnoch, Stefan Spahn, Sebastian Tepner y Florian Clement

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KG realizó toda la investigación bibliográfica, escribió el texto principal del manuscrito y preparó todas las cifras para su publicación. KG realizó todos los experimentos de impresión, EB apoyó estos experimentos. MM realizó la mayor parte del trabajo experimental con respecto a la caracterización reológica de las pastas de impresión, supervisado por KG y ST. SS apoyó estas mediciones reológicas. MM y SS asistido en el procedimiento de análisis de datos. EB hizo la mayor parte de la caracterización de estructuras impresas, supervisado por KG. ST supervisó todas las actividades de investigación, especialmente el análisis de datos y la interpretación de los resultados. KG y ST desarrollaron la idea y el concepto del estudio. FC habilitó los recursos económicos de este trabajo. Todos los autores (KG, MM, EB, SS, ST y FC) revisaron el manuscrito y brindaron comentarios sobre el manuscrito antes de enviarlo.

Correspondencia a Katharina Gensowski.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Gensowski, K., Much, M., Bujnoch, E. et al. El estiramiento del filamento durante la microextrusión de pastas de plata permite una metalización de células solares de silicio de línea fina mejorada. Informe científico 12, 12318 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16249-5

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Recibido: 14 de marzo de 2022

Aceptado: 07 julio 2022

Publicado: 19 julio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16249-5

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