Mida tähendab TOPCon aku?
TOPConi täisnimi on Tunnel Oxide Passivating Contacts, mis tõlkes tähendab Tunnel Oxide Passivating Contacts ehk tunnel-oksiid-passivating kontaktid. See on 2013. aastal välja pakutud N-tüüpi räniplaadil põhinev tehnoloogia. TOPConi elemendid ehk tunnel-oksiid-passivating kontaktidega päikesepatareid on loodud päikesepatareide efektiivsuse parandamiseks, lahendades patareides olevate laengukandjate selektiivse passivatsiooni probleemi.
TOPCon-elemendi esipind ja tavapärane N-tüüpi päikesepatarei struktuur on samad, peamine erinevus seisneb selles, et elemendi tagaküljele valmistatakse üliõhukese ränioksiidi kiht ja seejärel õhuke kiht legeeritud räni sadestamist, mis moodustavad koos passiivitud kontaktstruktuuri, vähendades tõhusalt pinna komposiit- ja metallkontakti komposiitmaterjali vahel.
Tänu üliõhukese ränioksiidi ja tugevalt legeeritud ränikile heale passiivefektile tekitavad ränivahvli pinnaenergiaribad painutusi, moodustades seega väljapassiivefekti, elektrontunneldamise võimalused suurenevad dramaatiliselt, kontakttakistus väheneb ja lõppkokkuvõttes paraneb konversioonitõhusus.
Miks TOPCon asendab PERC-tehnoloogiat?
2023. aastal koges päikesepaneelide tööstus olulist läbimurret, kui lisandus üle 400 GW uut TOPConi tootmisvõimsust. Eeldatakse, et TOPConi elementide tehnoloogia edestab traditsioonilist PERCi ja saab 2024. aastaks uueks peavoolutehnoloogiaks. Tootmise osas eeldatakse, et TOPConi tootmine ulatub sel aastal umbes 100 GW-ni, moodustades 20–30% päikesepaneelide kogutoodangust. Kuna TOPConi elemendid on kõige kulutõhusam N-tüüpi elementide tootmisviis, peetakse neid kvaliteetseks ja piiratud tootmisvõimsusega ning olukord, kus pakkumine ületab nõudlust, püsib kogu aasta vältel. TOPConi akude efektiivsuse pideva paranemisega eeldatakse, et N-tüüpi TOPConi akude premium-turg laieneb veelgi, millel on positiivne mõju asjaomaste ettevõtete äritegevusele.
N-tüüpi akude puhul pole veel saavutatud suuremahulise tootmise laiendamise põhiprobleemi – nende efektiivsus ja P-tüüpi akude vahel pole tekkinud olulist lõhet ränivabade akude ja PERC-akude vahel, mis oleks 30–40% kõrgemad kui PERC-akudel. PERC-akude efektiivsus on olnud peaaegu ülempiiri lähedal ja ruumikulude vähendamiseks on ruumi vähe, kuid TOPCon-akude efektiivsuse parandamise potentsiaal on endiselt suur. PV Infolinki andmete kohaselt on TOPCon-elementide praegune ränivabade akude maksumus ligikaudu 0,3 dollarit vati kohta, võrreldes suurte PERC-elementide hinnaga 0,21–0,23 dollarit vati kohta ja lõhe on endiselt olemas. Järgnevate pidevate jõupingutustega läheneb TOPCon-elementide tootmiskulu aga järk-järgult PERC-elementide tasemele.
Millised on TOPCon aku eelised?
1. Passiiveerimise eelis: pinna passiiveerimise jõudlus sõltub peamiselt keemilisest passiiveerimisest ja väljapassiiveerimisest. SiO2 termiline kasv annab suurepärase keemilise passiiveerimise võime. Polükristallilise räni tugev legeerimine võib põhjustada räni energiariba paindumist, mille tulemuseks on enamuslaengukandjate agregatsioon ja vähemuslaengukandjate ammendumine liidesel, mis vähendab komposiidi ja täidab väljapassiiveerimise rolli.
2. Metallkontaktkomposiidi eelis: metallkontaktkomposiit muutub tavapärase struktuuriga päikesepatareide efektiivsust piiravaks pudelikaelaks. Metalliseerimise industrialiseerimine toimub tavaliselt siiditrüki teel pärast kõrgel temperatuuril paagutamist. Kõrgel temperatuuril paagutamise käigus söövitatakse metallpasta polü-Si-d, moodustades "torke" (torke), mis hävitab kontaktstruktuuri passiivsuse, mille tulemuseks on J0c metalli kontaktpind metalli kontaktpinnal suurem kui passiivsel alal. Kuid p + polü ja n + polü metallkontaktkomposiidi puhul, isegi kui "torke" hävitab korpuse passiivstruktuuri, võib metallkomposiidi emitteri/tagumine välja tugevus olla palju madalam kui tavapärasel.
3. Metallist kontakttakistuse eelis: lisaks metallkontaktkomposiidile on metall-pooljuhi kontakttakistus (ρc) samuti kriitiline kristallräni päikesepatareide seadme jõudluse seisukohalt, metall-pooljuht moodustab hea oomilise kontakti, mis aitab vähendada takistuskadu ja parandada täitetegurit.
