TOPConバッテリーとはどういう意味ですか？
TOPConの正式名称はTunnel Oxide Passivating Contactsで、Tunneling Oxide Passivated Contactsと訳され、2013年に提案されたN型シリコンウェハセル技術です。TOPConセル、すなわちTunneling Oxide Passivated Contacts太陽電池は、セル内のキャリアの選択的パッシベーションの問題を解決することで、太陽電池の効率を向上させるように設計されています。
TOPConセルの前面構造は従来のN型太陽電池と同じだが、主な違いはセルの背面に超薄型酸化シリコン層を形成し、その上にドープシリコンの薄層を堆積させることで、この2つが一体となってパッシベーションされた接触構造を形成し、表面複合と金属接触複合を効果的に低減している点である。
極薄の酸化シリコンと高濃度ドープシリコン膜の優れたパッシベーション効果により、シリコンウェーハの表面エネルギーバンドが曲がり、電界パッシベーション効果が形成されるため、電子トンネル効果の発生確率が劇的に増加し、接触抵抗が減少し、最終的に変換効率が向上します。
なぜTOPConはPERC技術に取って代わるのか？
2023年、太陽光発電業界は400GWを超える新たなTOPCon生産能力の追加により、重要なブレークスルーを経験しました。TOPConセル技術は、2024年までに従来のPERCを追い抜き、新たな主流技術になると予想されています。生産面では、TOPConの生産量は今年約100GWに達し、太陽光発電セル生産量全体の20～30%を占めると予想されています。最もコスト効率の高いN型セル製造ルートであるTOPConセルは、高品質かつ生産能力が限られているため、供給が需要を上回る状況が年間を通して続くと見込まれています。TOPCon電池の効率が継続的に向上するにつれて、N型TOPCon電池のプレミアム市場はさらに拡大すると予想され、関連企業の事業拡大にプラスの影響を与えるでしょう。
N型電池は、大規模生産拡大の鍵となる課題である効率がまだ実現されておらず、P型電池との非シリコンコストがPERC電池より30%～40%高いという大きなギャップがまだ開いていない。PERC電池の効率はほぼ限界に達しており、コスト削減の余地は限られているが、TOPCon電池の効率改善にはまだ大きな可能性がある。PV Infolinkのデータによると、現在のTOPConセルの非シリコンコストは1ワットあたり約0.3ドルで、大型PERCセルのコストが1ワットあたり0.21～0.23ドルであることと比較すると、まだギャップがある。しかし、その後の継続的な努力により、TOPConセルの生産コストは徐々にPERCセルのレベルに近づいていく。
TOPConバッテリーの利点は何ですか？
1. パッシベーションの利点：表面パッシベーション性能は主に化学的パッシベーションと電界パッシベーションに依存し、SiO2の熱成長は優れた化学的パッシベーション能力を有します。ポリシリコンへの高濃度ドーピングはシリコンのエネルギーバンドを曲げ、界面で多数キャリアの凝集と少数キャリアの枯渇を引き起こし、複合材料を減少させ、電界パッシベーションの役割を果たします。
2. 金属接点複合材の利点: 金属接点複合材は、従来構造の太陽電池の効率を制限するボトルネックとなっています。金属化の工業化は通常、高温焼結後にスクリーン印刷で行われますが、高温焼結プロセスで金属ペーストがポリシリコンを「エッチング」して「穴」（スパイク）を形成し、接点構造のパッシベーションを破壊するため、金属接点領域の J0c はパッシベーション領域よりも高くなります。しかし、p + ポリおよび n + ポリの金属接点複合材では、「穴」がパッシベーション接点構造を破壊する場合でも、金属複合材は従来のエミッタ/バックフィールドよりもはるかに低くなります。
3. 金属接触抵抗率の利点: 金属接触複合体に加えて、金属-半導体接触抵抗率 (ρc) も結晶シリコン太陽電池のデバイス性能にとって重要であり、金属-半導体が良好なオーミック接触を形成することで抵抗損失を低減し、フィルファクターを向上させることができます。
