Τι σημαίνει η μπαταρία TOPCon;
Το πλήρες όνομα του TOPCon είναι Tunnel Oxide Passivating Contacts, το οποίο μεταφράζεται ως Tunneling Oxide Passivated Contacts, μια τεχνολογία κυψελών πυριτίου τύπου N που προτάθηκε το 2013. Τα κύτταρα TOPCon, δηλαδή τα ηλιακά κύτταρα Tunneling Oxide Passivated Contacts, έχουν σχεδιαστεί για να βελτιώνουν την απόδοση των ηλιακών κυψελών λύνοντας το πρόβλημα της επιλεκτικής παθητικοποίησης των φορέων στο κελί.
Η μπροστινή επιφάνεια του κυττάρου TOPCon και η συμβατική δομή του ηλιακού κυττάρου τύπου Ν είναι η ίδια, με την κύρια διαφορά στο πίσω μέρος του κυττάρου να προετοιμάζεται ένα στρώμα εξαιρετικά λεπτού οξειδίου του πυριτίου και στη συνέχεια ένα λεπτό στρώμα απόθεσης πυριτίου με πρόσμιξη. Τα δύο μαζί σχηματίζουν μια παθητικοποιημένη δομή επαφής, μειώνοντας αποτελεσματικά το σύνθετο υλικό επιφάνειας και το σύνθετο υλικό επαφής μετάλλου.
Λόγω της καλής παθητικοποίησης του εξαιρετικά λεπτού οξειδίου του πυριτίου και της έντονα προσμιγμένης μεμβράνης πυριτίου, οι επιφανειακές ενεργειακές ζώνες του πλακιδίου πυριτίου παράγουν κάμψη, σχηματίζοντας έτσι ένα φαινόμενο παθητικοποίησης πεδίου, οι πιθανότητες σήραγγας ηλεκτρονίων αυξάνονται δραματικά, η αντίσταση επαφής μειώνεται και τελικά βελτιώνεται η απόδοση μετατροπής.
Γιατί η TOPCon αντικαθιστά την τεχνολογία PERC;
Το 2023, η βιομηχανία φωτοβολταϊκών σημείωσε μια σημαντική πρόοδο με την προσθήκη άνω των 400 GW νέας παραγωγικής ικανότητας TOPCon. Αναμένεται ότι η τεχνολογία κυψελών TOPCon θα ξεπεράσει την παραδοσιακή PERC και θα γίνει η νέα κυρίαρχη τεχνολογία έως το 2024. Όσον αφορά την παραγωγή, αναμένεται ότι η παραγωγή TOPCon θα φτάσει περίπου τα 100 GW φέτος, αντιπροσωπεύοντας το 20%-30% της συνολικής παραγωγής φωτοβολταϊκών κυψελών. Ως η πιο οικονομικά αποδοτική επιλογή κυψελών τύπου N, τα κυψέλες TOPCon θεωρούνται υψηλής ποιότητας και περιορισμένης παραγωγικής ικανότητας, και η κατάσταση της προσφοράς που υπερβαίνει τη ζήτηση θα συνεχιστεί καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Με τη συνεχή βελτίωση της απόδοσης των μπαταριών TOPCon, ο χώρος των μπαταριών premium τύπου TOPCon αναμένεται να επεκταθεί περαιτέρω, γεγονός που θα έχει θετικό αντίκτυπο στην επιχειρηματική άνθηση των σχετικών εταιρειών.
Η μπαταρία τύπου N δεν έχει ακόμη συνειδητοποιήσει το βασικό ζήτημα της επέκτασης της παραγωγής σε μεγάλη κλίμακα, καθώς η απόδοσή της και οι μπαταρίες τύπου P δεν έχουν ανοίξει σημαντικό χάσμα μεταξύ του κόστους μη πυριτίου, το οποίο είναι 30% -40% υψηλότερο από την μπαταρία PERC. Η απόδοση της μπαταρίας PERC είναι κοντά στο ανώτατο όριο, ο χώρος για μείωση του κόστους χώρου είναι περιορισμένος, αλλά η βελτίωση της απόδοσης της μπαταρίας TOPCon εξακολουθεί να έχει μεγάλες δυνατότητες. Σύμφωνα με τα στοιχεία της PV Infolink, το τρέχον κόστος μη πυριτίου των κυψελών TOPCon είναι κοντά στα 0,3 δολάρια ανά watt, σε σύγκριση με το κόστος των μεγάλων κυψελών PERC μεταξύ 0,21 και 0,23 δολαρίων ανά watt, και εξακολουθεί να υπάρχει χάσμα. Ωστόσο, με τις επακόλουθες συνεχείς προσπάθειες, το κόστος παραγωγής των κυψελών TOPCon θα πλησιάσει σταδιακά το επίπεδο των κυψελών PERC.
Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της μπαταρίας TOPCon;
1. Το πλεονέκτημα της παθητικοποίησης: η απόδοση της επιφανειακής παθητικοποίησης εξαρτάται κυρίως από τη χημική παθητικοποίηση και την παθητικοποίηση πεδίου, η θερμική ανάπτυξη του SiO2 έχει εξαιρετική ικανότητα χημικής παθητικοποίησης. Η έντονη πρόσμιξη στο πολυπυρίτιο μπορεί να προκαλέσει κάμψη της ενεργειακής ζώνης του πυριτίου, με αποτέλεσμα τη συσσωμάτωση των φορέων πλειοψηφίας και την εξάντληση των φορέων μειονότητας στη διεπαφή, μειώνοντας το σύνθετο υλικό και παίζοντας τον ρόλο της παθητικοποίησης πεδίου.
2. Το πλεονέκτημα του σύνθετου υλικού μεταλλικής επαφής: το σύνθετο υλικό μεταλλικής επαφής γίνεται το σημείο συμφόρησης, περιορίζοντας την απόδοση των συμβατικών ηλιακών κυψελών. Η βιομηχανοποίηση της μεταλλοποίησης γίνεται συνήθως με μεταξοτυπία μετά από πυροσυσσωμάτωση σε υψηλή θερμοκρασία. Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης σε υψηλή θερμοκρασία θα "χαράξει" το πολυ-Si για να σχηματίσει μια "διάτρηση" (Spiking), καταστρέφοντας την παθητικοποίηση της δομής επαφής, με αποτέλεσμα η περιοχή μεταλλικής επαφής του J0c να είναι υψηλότερη στην περιοχή μεταλλικής επαφής από ό,τι στην παθητικοποιημένη περιοχή. Αλλά το σύνθετο υλικό μεταλλικής επαφής p + πολυ και n + πολυ, ακόμη και αν η "διάτρηση" καταστρέψει την παθητικοποίηση της δομής επαφής του περιβλήματος, μπορεί να κάνει το μεταλλικό σύνθετο να είναι πολύ χαμηλότερο από το συμβατικό πεδίο εκπομπής / οπισθοπορείας.
3. Το πλεονέκτημα στην ειδική αντίσταση επαφής μετάλλου: εκτός από το σύνθετο υλικό επαφής μετάλλου, η ειδική αντίσταση επαφής μετάλλου-ημιαγωγού (ρc) είναι επίσης κρίσιμη για την απόδοση της συσκευής των ηλιακών κυψελών κρυσταλλικού πυριτίου, μέταλλο-ημιαγωγός για να σχηματίσει μια καλή ωμική επαφή για να βοηθήσει στη μείωση της απώλειας αντίστασης και να βελτιώσει τον συντελεστή πλήρωσης.
