Mit jelent a TOPCon akkumulátor?
A TOPCon teljes neve Tunnel Oxide Passivating Contacts, ami a Tunnel Oxide Passivating Contacts-ot jelenti, egy 2013-ban javasolt N-típusú szilícium ostya cellatechnológiát. A TOPCon cellákat, azaz a Tunnel Oxide Passivated Contacts napelemeket úgy tervezték, hogy javítsák a napelemek hatékonyságát azáltal, hogy megoldják a cellában lévő töltéshordozók szelektív passziválásának problémáját.
A TOPCon napelem elülső felülete és a hagyományos N-típusú napelem szerkezete megegyezik, a fő különbség a cella hátulján található, hogy egy ultravékony szilícium-oxid réteget készítenek elő, majd egy vékony réteg adalékolt szilícium-lerakódást alkalmaznak, a kettő együtt passzivált érintkezőszerkezetet alkotva, hatékonyan csökkentve a felületi kompozit és a fémes érintkező kompozit közötti különbséget.
Az ultravékony szilícium-oxid és az erősen adalékolt szilíciumfilm jó passzivációs hatása miatt a szilíciumlap felületi energiasávjai hajlítást eredményeznek, ezáltal mezőpasszivációs hatást fejtenek ki, az elektronalagútképződés esélye drámaian megnő, az érintkezési ellenállás csökken, és végső soron javítja az átalakítási hatékonyságot.
Miért váltja fel a TOPCon a PERC technológiát?
2023-ban a fotovoltaikus iparág fontos áttörést ért el, több mint 400 GW új TOPCon termelési kapacitással. A várakozások szerint a TOPCon cellatechnológia 2024-re megelőzi a hagyományos PERC-et, és az új mainstream technológiává válik. A termelés tekintetében a TOPCon termelése várhatóan idén eléri a 100 GW körüli értéket, ami a teljes fotovoltaikus cellatermelés 20-30%-át teszi ki. A legköltséghatékonyabb N-típusú cellaeljárásként a TOPCon cellákat kiváló minőségű és szűkös termelési kapacitásnak tekintik, és a kínálat kereslet feletti meghaladásának helyzete egész évben fennmarad. A TOPCon akkumulátorok hatékonyságának folyamatos javulásával az N-típusú TOPCon akkumulátorok prémium piaca várhatóan tovább bővül, ami pozitív hatással lesz az érintett vállalatok üzleti fellendülésére.
Az N-típusú akkumulátorok nagymértékű gyártásbővítésének kulcskérdése még nem ismerte fel, hogy hatékonyságuk és a P-típusú akkumulátorok költsége nem jelent jelentős különbséget a szilíciummentes akkumulátorokéval szemben, amely 30-40%-kal magasabb lenne a PERC akkumulátorokéhoz képest. A PERC akkumulátorok hatékonysága közel van a plafonhoz, a helyigény csökkentése korlátozott, de a TOPCon akkumulátorok hatékonyságának javítása még mindig nagy potenciállal rendelkezik. A PV Infolink adatai szerint a szilíciummentes TOPCon cellák jelenlegi költsége közel 0,3 dollár wattonként, szemben a nagyméretű PERC cellák 0,21-0,23 dollár/watt költségével, és még mindig van különbség. A további folyamatos erőfeszítésekkel azonban a TOPCon cellák gyártási költsége fokozatosan megközelíti a PERC cellák szintjét.
Milyen előnyei vannak a TOPCon akkumulátornak?
1. A passziválás előnye: a felületi passzivációs teljesítmény főként a kémiai passziválástól és a terepi passziválástól függ, a SiO2 hőnövekedése kiváló kémiai passzivációs képességgel rendelkezik. A poliszilíciumban lévő erős adalékolás a szilícium energiasávjának görbülését okozhatja, ami a többségi töltéshordozók aggregációjához és a kisebbségi töltéshordozók kimerüléséhez vezethet a határfelületen, csökkentve a kompozitot és a terepi passziválás szerepét betöltve.
2. A fémkontaktus-kompozit előnye: a fémkontaktus-kompozit a hagyományos napelem szerkezetek hatékonyságát korlátozó szűk keresztmetszetet jelent. A fémezés iparosítása általában magas hőmérsékletű szinterezés utáni szitanyomással történik. A magas hőmérsékletű szinterezési eljárás során a fémpaszta "maratja" a poli-Si-t, "lyukasztást" (tüskét) képezve, tönkretéve az érintkezőszerkezet passziválását, aminek eredményeként a J0c fémkontaktus-felülete nagyobb lesz a fémkontaktus-felületen, mint a passzivált felületen. De a p + poli és n + poli fémkontaktus-kompozitok esetében, még ha az "lyukasztás" tönkre is teszi a passzivált érintkezőszerkezetet, a fémkompozit sokkal gyengébb emitter/hátsó mezőt eredményezhet, mint a hagyományos emitter/hátsó mező.
3. A fémes érintkezési ellenállás előnye: a fémes érintkezési kompozit mellett a fém-félvezető érintkezési ellenállás (ρc) is kritikus fontosságú a kristályos szilícium napelemek eszközteljesítménye szempontjából, a fém-félvezető jó ohmikus érintkezést képezve, ami segít csökkenteni az ellenállásveszteséget és javítani a kitöltési tényezőt.
