Mitä TOPCon-akku tarkoittaa?
TOPConin koko nimi on Tunnel Oxide Passivating Contacts, joka tarkoittaa Tunnelling Oxide Passivated Contacts -teknologiaa. Se on vuonna 2013 ehdotettu N-tyypin piikiekkoteknologia. TOPCon-kennot eli Tunnelling Oxide Passivated Contacts -aurinkokennot on suunniteltu parantamaan aurinkokennojen tehokkuutta ratkaisemalla kennon varauksenkuljettajien selektiivisen passivoinnin ongelma.
TOPCon-kennon etupinta ja perinteinen N-tyypin aurinkokennorakenne ovat samat. Tärkein ero on kennon takaosassa erittäin ohuen piioksidikerroksen ja sitten ohuen seostetun piikerroksen muodostaminen. Nämä kaksi muodostavat yhdessä passivoituneen kosketusrakenteen, mikä tehokkaasti vähentää komposiittipinnan ja metallisen kosketuskomposiitin eroa.
Erittäin ohuen piioksidin ja voimakkaasti seostetun piikalvon hyvän passivointivaikutuksen ansiosta piikiekon pintaenergiavyöhykkeet taipuvat, mikä muodostaa kenttäpassivointivaikutuksen. Elektronitunneloinnin mahdollisuudet lisääntyvät dramaattisesti, kosketusvastus pienenee ja lopulta paranee konversiotehokkuus.
Miksi TOPCon korvaa PERC-teknologian?
Vuonna 2023 aurinkosähköteollisuus koki tärkeän läpimurron, kun TOPCon-tuotantokapasiteettia lisättiin yli 400 GW:lla. TOPCon-kennoteknologian odotetaan ohittavan perinteisen PERCin ja nousevan uudeksi valtavirtateknologiaksi vuoteen 2024 mennessä. Tuotannon odotetaan saavuttavan tänä vuonna noin 100 GW:n tason, mikä on 20–30 % aurinkokennojen kokonaistuotannosta. Kustannustehokkaimpana N-tyypin kennovaihtoehtona TOPCon-kennoja pidetään korkealaatuisina ja niukkoina tuotantokapasiteetin osalta, ja kysyntää suurempi tarjonta jatkuu koko vuoden ajan. TOPCon-akkujen tehokkuuden jatkuvan parantamisen myötä N-tyypin TOPCon-akkujen premium-markkinoiden odotetaan kasvavan entisestään, mikä vaikuttaa myönteisesti asiaankuuluvien yritysten liiketoimintabuumiin.
N-tyypin akku ei ole vielä ymmärtänyt laajamittaisen tuotannon laajentamisen keskeistä ongelmaa: sen hyötysuhde ja P-tyypin akut eivät ole avanneet merkittävää kuilua piitä sisältämättömien akkujen kustannusten välillä, jotka olisivat 30–40 % korkeammat kuin PERC-akuilla. PERC-akun hyötysuhde on lähellä kattoa, ja tilantarve on rajallinen, mutta TOPCon-akun hyötysuhteen parantamisessa on edelleen paljon potentiaalia. PV Infolinkin tietojen mukaan TOPCon-kennojen piitä sisältämättömien akkujen nykyinen hinta on lähes 0,3 dollaria wattia kohden, kun taas suurikokoisten PERC-kennojen hinta on 0,21–0,23 dollaria wattia kohden, ja kuilu on edelleen olemassa. Jatkuvien ponnistelujen myötä TOPCon-kennojen tuotantokustannukset lähestyvät kuitenkin vähitellen PERC-kennojen tasoa.
Mitkä ovat TOPCon-akun edut?
1. Passivoinnin etu: Pinnan passivointikyky riippuu pääasiassa kemiallisesta passivaatiosta ja kenttäpassivaatiosta. SiO2:n lämpökasvulla on erinomainen kemiallinen passivointikyky. Polysilikonin voimakas doping voi aiheuttaa piin energiavyöhykkeen taipumisen, mikä johtaa enemmistökantajien aggregaatioon ja vähemmistökantajien ehtymiseen rajapinnassa, mikä vähentää komposiittia ja toimii kenttäpassivointina.
2. Metallikontaktikomposiitin etu: Metallikontaktikomposiitista tulee pullonkaula, joka rajoittaa perinteisten aurinkokennojen tehokkuutta. Metallisoinnin teollistuminen tapahtuu yleensä korkean lämpötilan sintrauksen jälkeen silkkipainatuksella. Korkean lämpötilan sintrausprosessissa metallimassa "etsauttaa" poly-Si:tä muodostaen "reiän" (piikkien), joka tuhoaa kontaktirakenteen passivoinnin. Tämän seurauksena metallin J0c-kontaktipinta-ala on suurempi metallin kontaktialueella kuin passivoituneella alueella. Mutta p + poly- ja n + poly -metallikontaktikomposiiteissa, vaikka "reikä" tuhoaisikin passivoinnin kontaktirakenteen, metallikomposiitin emitteri-/takakenttä on paljon pienempi kuin perinteisessä rakenteessa.
3. Metallikontaktin resistiivisyyden etu: Metallikontaktikomposiitin lisäksi myös metalli-puolijohdekontaktin resistiivisyys (ρc) on kriittinen kiteisten piiaurinkokennojen laitteen suorituskyvyn kannalta. Metalli-puolijohde muodostaa hyvän ohmisen kontaktin, mikä auttaa vähentämään resistanssihäviötä ja parantamaan täyttökerrointa.
