Што азначае акумулятар TOPCon?
Поўная назва TOPCon — Tunnel Oxide Passivatiing Contacts, што перакладаецца як «Tunneling Oxide Passivatiing Contacts» («Кантакты з тунэльнай аксіднай пасівацыяй»). Гэта тэхналогія крэмніевых пласцін N-тыпу, прапанаваная ў 2013 годзе. TOPCon, г.зн. сонечныя элементы з тунэльнай аксіднай пасівацыяй, прызначаны для павышэння эфектыўнасці сонечных элементаў шляхам вырашэння праблемы селектыўнай пасівацыі носьбітаў зарада ў элементе.
Структура пярэдняй паверхні ячэйкі TOPCon і звычайнай сонечнай батарэі N-тыпу аднолькавая, асноўнае адрозненне заключаецца ў тым, што на задняй паверхні ячэйкі наносіцца пласт ультратонкага аксіду крэмнію, а затым тонкі пласт легаванага крэмнію. Гэтыя два элементы разам утвараюць пасіваваную кантактную структуру, эфектыўна памяншаючы паверхневы кампазіт і металічны кантактны кампазіт.
Дзякуючы добраму эфекту пасівацыі ультратонкага аксіду крэмнію і моцна легаванай плёнцы крэмнію, паверхневыя энергетычныя зоны крэмніевай пласціны выгінаюцца, што стварае эфект пасівацыі поля, што значна павялічвае верагоднасць тунэлявання электронаў, памяншае кантактнае супраціўленне і ў канчатковым выніку паляпшае эфектыўнасць пераўтварэння.
Чаму TOPCon замяняе тэхналогію PERC?
У 2023 годзе ў галіне фотаэлектрычнай энергетыкі адбыўся важны прарыў з даданнем больш за 400 ГВт новых вытворчых магутнасцей TOPCon. Чакаецца, што да 2024 года тэхналогія элементаў TOPCon перавысіць традыцыйныя PERC і стане новай асноўнай тэхналогіяй. Што тычыцца вытворчасці, то чакаецца, што вытворчасць TOPCon у гэтым годзе дасягне каля 100 ГВт, што складзе 20%-30% ад агульнага аб'ёму вытворчасці фотаэлектрычных элементаў. Як найбольш рэнтабельны маршрут выкарыстання элементаў тыпу N, элементы TOPCon лічацца высакаякаснымі і маюць дэфіцытную вытворчую магутнасць, і сітуацыя, калі прапанова перавышае попыт, будзе захоўвацца на працягу ўсяго года. З пастаянным паляпшэннем эфектыўнасці акумулятараў TOPCon чакаецца далейшае пашырэнне сегмента прэміяльных акумулятараў тыпу N TOPCon, што станоўча паўплывае на бізнес-бум адпаведных кампаній.
N-тып акумулятараў пакуль не рэалізаваны. Ключавая праблема пашырэння маштабнай вытворчасці заключаецца ў тым, што іх эфектыўнасць і P-тып акумулятараў не прывялі да істотнага разрыву паміж коштам некрэмніевых батарэй, які на 30%-40% вышэйшы за кошт батарэй PERC. Эфектыўнасць батарэй PERC блізкая да максімальнай, магчымасці для зніжэння выдаткаў на прастору абмежаваныя, але патэнцыял павышэння эфектыўнасці батарэй TOPCon усё яшчэ вялікі. Паводле дадзеных PV Infolink, бягучы кошт некрэмніевых батарэй TOPCon складае каля 0,3 долара за ват, у параўнанні з коштам буйных PERC-элементаў ад 0,21 да 0,23 долара за ват, і разрыў усё яшчэ існуе. Аднак пры далейшых пастаянных намаганнях сабекошт вытворчасці батарэй TOPCon паступова наблізіцца да ўзроўню батарэй PERC.
Якія перавагі акумулятара TOPCon?
1. Перавага пасівацыі: эфектыўнасць павярхоўнай пасівацыі ў асноўным залежыць ад хімічнай пасівацыі і палявой пасівацыі, тэрмічны рост SiO2 мае выдатную здольнасць да хімічнай пасівацыі. Моцнае легіраванне полікрэмнію можа выклікаць выгінанне энергетычнай зоны крэмнію, што прыводзіць да агрэгацыі асноўных носьбітаў і знясілення неасноўных носьбітаў на мяжы падзелу, памяншаючы кампазіт і выконваючы ролю палявой пасівацыі.
2. Перавага металакантактнага кампазіта: металакантактны кампазіт становіцца вузкім месцам, якое абмяжоўвае эфектыўнасць традыцыйных структур сонечных элементаў. Індустрыялізацыя металізацыі звычайна праводзіцца пасля высокатэмпературнага спякання метадам трафарэтнага друку. Высокатэмпературны працэс спякання пры высокай тэмпературы прыводзіць да "траўлення" полікрэмнію ў полікрэмніі, утвараючы "пракол" (шыпы), што руйнуе пасівацыю кантактнай структуры. У выніку плошча кантакту металу J0c у зоне кантакту металу вышэйшая, чым у пасіваванай зоне. Але ў выпадку металакантактных кампазітаў p + полі і n + полі, нават калі "пракол" разбурыць пасівацыю кантактнай структуры корпуса, гэта можа зрабіць эмітарнае/зваротнае поле металічнага кампазіта значна ніжэйшым, чым у традыцыйных.
3. Перавага кантактнага супраціўлення металу: акрамя кампазітнага кантакту з металам, кантактнае супраціўленне метал-паўправаднік (ρc) таксама мае вырашальнае значэнне для прадукцыйнасці крышталічных крэмніевых сонечных элементаў. Метал-паўправаднік утварае добры омічны кантакт, каб дапамагчы паменшыць страты супраціву і палепшыць каэфіцыент запаўнення.
