Qual è il significato di batteria TOPCon?
Il nome completo di TOPCon è Tunnel Oxide Passivating Contacts, che si traduce in contatti passivati a ossido tunnel, una tecnologia per celle a wafer di silicio di tipo N proposta nel 2013. Le celle TOPCon, ovvero le celle solari a contatti passivati a ossido tunnel, sono progettate per migliorare l'efficienza delle celle solari risolvendo il problema della passivazione selettiva dei portatori di carica nella cella.
La superficie frontale della cella TOPCon e la struttura delle celle solari convenzionali di tipo N sono identiche; la differenza principale risiede nella preparazione, sul retro della cella, di uno strato ultrasottile di ossido di silicio, seguito da un sottile strato di silicio drogato depositato. I due strati insieme formano una struttura di contatto passivata, riducendo efficacemente la sovrapposizione superficiale e la sovrapposizione dei contatti metallici.
Grazie al buon effetto di passivazione del film di ossido di silicio ultrasottile e del silicio fortemente drogato, le bande di energia superficiale del wafer di silicio si incurvano, formando così un effetto di passivazione di campo. Di conseguenza, le possibilità di tunneling elettronico aumentano drasticamente, la resistenza di contatto diminuisce e, in definitiva, l'efficienza di conversione migliora.
Perché TOPCon sta sostituendo la tecnologia PERC?
Nel 2023, l'industria fotovoltaica ha assistito a un'importante svolta con l'aggiunta di oltre 400 GW di nuova capacità produttiva TOPCon. Si prevede che la tecnologia delle celle TOPCon supererà la tradizionale PERC, diventando la nuova tecnologia dominante entro il 2024. In termini di produzione, si prevede che la produzione TOPCon raggiungerà circa 100 GW quest'anno, rappresentando il 20%-30% della produzione totale di celle fotovoltaiche. Essendo la tecnologia di produzione di celle di tipo N più conveniente, le celle TOPCon sono considerate di alta qualità e con una capacità produttiva limitata, e la situazione di offerta superiore alla domanda persisterà per tutto l'anno. Con il continuo miglioramento dell'efficienza delle batterie TOPCon, si prevede un'ulteriore espansione del segmento premium delle batterie TOPCon di tipo N, il che avrà un impatto positivo sulla crescita del business delle aziende del settore.
Le batterie di tipo N non hanno ancora compreso il problema chiave dell'espansione della produzione su larga scala: la loro efficienza e quella delle batterie di tipo P non hanno ancora creato un divario significativo, con un costo dei componenti non al silicio superiore del 30-40% rispetto alle batterie PERC. L'efficienza delle batterie PERC è vicina al limite massimo, il margine per ridurre i costi è limitato, ma le batterie TOPCon hanno ancora un grande potenziale di miglioramento. Secondo i dati di PV Infolink, l'attuale costo dei componenti non al silicio delle celle TOPCon è di circa 0,3 dollari per watt, rispetto al costo delle celle PERC di grandi dimensioni compreso tra 0,21 e 0,23 dollari per watt, e c'è ancora un divario. Tuttavia, con i continui sforzi, il costo di produzione delle celle TOPCon si avvicinerà gradualmente al livello delle celle PERC.
Quali sono i vantaggi della batteria TOPCon?
1. Il vantaggio sulla passivazione: le prestazioni di passivazione superficiale dipendono principalmente dalla passivazione chimica e dalla passivazione di campo; la crescita termica di SiO2 ha un'eccellente capacità di passivazione chimica. Un forte drogaggio nel polisilicio può indurre la curvatura della banda energetica del silicio, con conseguente aggregazione dei portatori maggioritari e impoverimento dei portatori minoritari all'interfaccia, riducendo il composito e svolgendo il ruolo di passivazione di campo.
2. Il vantaggio del composito di contatto metallico: il composito di contatto metallico diventa il collo di bottiglia che limita l'efficienza delle celle solari a struttura convenzionale. L'industrializzazione della metallizzazione avviene solitamente tramite serigrafia dopo la sinterizzazione ad alta temperatura; il processo di sinterizzazione ad alta temperatura della pasta metallica "incide" il poli-Si formando una "perforazione" (punta), distruggendo la passivazione della struttura di contatto, con conseguente area di contatto metallico della J0c maggiore nell'area di contatto metallico rispetto all'area passivata. Ma il composito di contatto metallico p + poli e n + poli, anche se la "perforazione" distrugge la struttura di contatto di passivazione, può rendere il composito metallico molto più basso rispetto al convenzionale emettitore/campo posteriore.
3. Il vantaggio sulla resistività del contatto metallico: oltre al composito di contatto metallico, anche la resistività del contatto metallo-semiconduttore (ρc) è fondamentale per le prestazioni del dispositivo delle celle solari in silicio cristallino, il contatto metallo-semiconduttore per formare un buon contatto ohmico per aiutare a ridurre la perdita di resistenza e migliorare il fattore di riempimento.
