منظور از باتری TOPCON چیست؟
نام کامل TOPCon، Tunnel Oxide Passivating Contacts است که به صورت Tunneling Oxide Passivated Contacts ترجمه میشود، یک فناوری سلول ویفر سیلیکونی نوع N که در سال ۲۰۱۳ پیشنهاد شد. سلولهای TOPCon، یعنی سلولهای خورشیدی Tunneling Oxide Passivated Contacts، برای بهبود راندمان سلول خورشیدی با حل مشکل غیرفعالسازی انتخابی حاملها در سلول طراحی شدهاند.
سطح جلویی سلول TOPCon و ساختار سلول خورشیدی نوع N معمولی یکسان است، تفاوت اصلی در پشت سلول است که در آن یک لایه اکسید سیلیکون فوق نازک و سپس یک لایه نازک رسوب سیلیکون آلاییده شده آماده میشود، این دو با هم یک ساختار تماس غیرفعال تشکیل میدهند که به طور موثر کامپوزیت سطح و کامپوزیت تماس فلزی را کاهش میدهد.
به دلیل اثر غیرفعالسازی خوب اکسید سیلیکون فوق نازک و فیلم سیلیکونی آلایششدهی زیاد، نوارهای انرژی سطحی ویفر سیلیکونی خم میشوند و در نتیجه یک اثر غیرفعالسازی میدانی ایجاد میشود که احتمال تونلزنی الکترونها را به طرز چشمگیری افزایش میدهد، مقاومت تماسی را کاهش میدهد و در نهایت راندمان تبدیل را بهبود میبخشد.
چرا TOPCon جایگزین فناوری PERC میشود؟
در سال ۲۰۲۳، صنعت فتوولتائیک با اضافه شدن بیش از ۴۰۰ گیگاوات ظرفیت تولید جدید TOPCon شاهد یک پیشرفت مهم بود. انتظار میرود فناوری سلول TOPCon تا سال ۲۰۲۴ از PERC سنتی پیشی گرفته و به فناوری اصلی جدید تبدیل شود. از نظر تولید، انتظار میرود تولید TOPCon امسال به حدود ۱۰۰ گیگاوات برسد که ۲۰ تا ۳۰ درصد از کل تولید سلول فتوولتائیک را تشکیل میدهد. سلولهای TOPCon به عنوان مقرون به صرفهترین مسیر سلول نوع N، به عنوان سلولهایی با کیفیت بالا و ظرفیت تولید کم در نظر گرفته میشوند و وضعیت عرضه بیش از تقاضا در طول سال ادامه خواهد داشت. با بهبود مستمر راندمان باتری TOPCon، انتظار میرود فضای باتریهای ممتاز TOPCon نوع N بیشتر گسترش یابد که تأثیر مثبتی بر رونق کسب و کار شرکتهای مربوطه خواهد داشت.
باتری نوع N هنوز متوجه نشده است که مسئله کلیدی گسترش تولید در مقیاس بزرگ این است که راندمان آن و باتریهای نوع P شکاف قابل توجهی بین هزینه غیر سیلیکونی 30 تا 40 درصد بالاتر از باتری PERC ایجاد نکردهاند. راندمان باتری PERC نزدیک به سقف بوده است، فضای کاهش هزینه فضا محدود شده است، اما راندمان باتری TOPCon برای بهبود هنوز پتانسیل بالایی دارد. طبق دادههای PV Infolink، هزینه فعلی سلولهای غیر سیلیکونی TOPCon نزدیک به 0.3 دلار در هر وات است، در حالی که هزینه سلولهای PERC با اندازه بزرگ بین 0.21 تا 0.23 دلار در هر وات است و هنوز هم شکافی وجود دارد. با این حال، با تلاشهای مداوم بعدی، هزینه تولید سلولهای TOPCon به تدریج به سطح سلولهای PERC نزدیک خواهد شد.
مزایای باتری TOPCON چیست؟
۱. مزیت غیرفعالسازی: عملکرد غیرفعالسازی سطح عمدتاً به غیرفعالسازی شیمیایی و غیرفعالسازی میدانی بستگی دارد، رشد حرارتی SiO2 توانایی غیرفعالسازی شیمیایی بسیار خوبی دارد. آلایش زیاد در پلیسیلیکون میتواند باعث خم شدن باند انرژی سیلیکون شود که منجر به تجمع حاملهای اکثریت و تخلیه حاملهای اقلیت در سطح مشترک میشود و کامپوزیت را کاهش میدهد و نقش غیرفعالسازی میدانی را ایفا میکند.
۲. مزیت کامپوزیت تماس فلزی: کامپوزیت تماس فلزی به گلوگاهی تبدیل میشود که کارایی سلول خورشیدی با ساختار متعارف را محدود میکند. صنعتیسازی متالیزاسیون معمولاً پس از پخت در دمای بالا، چاپ روی صفحه است. خمیر فلزی در فرآیند پخت در دمای بالا، پلی-سیلیکون را "حکاکی" میکند تا یک "سوراخ" (Spiking) ایجاد کند و غیرفعالسازی ساختار تماس را از بین ببرد، در نتیجه سطح تماس فلزی J0c در ناحیه تماس فلزی بالاتر از ناحیه غیرفعال شده است. اما کامپوزیت تماس فلزی p+poly و n+poly، حتی اگر "سوراخ" ساختار تماس غیرفعالسازی مورد را از بین ببرد، میتواند باعث شود که کامپوزیت فلزی بسیار کمتر از میدان ساطعکننده/بازگشتی متعارف باشد.
۳. مزیت مقاومت ویژه تماس فلزی: علاوه بر کامپوزیت تماس فلزی، مقاومت ویژه تماس فلز-نیمه هادی (ρc) نیز برای عملکرد دستگاه سلولهای خورشیدی سیلیکونی کریستالی بسیار مهم است، فلز-نیمه هادی برای تشکیل یک تماس اهمی خوب برای کمک به کاهش تلفات مقاومت و بهبود ضریب پر شدن.
