Qual o significado da bateria TOPCon?
O nome completo de TOPCon é Tunnel Oxide Passivating Contacts, que se traduz como Tunneling Oxide Passivated Contacts, uma tecnologia de células de silício tipo N proposta em 2013. As células TOPCon, ou seja, células solares com contatos passivados por óxido de tunelamento, são projetadas para melhorar a eficiência das células solares, resolvendo o problema da passivação seletiva dos portadores na célula.
A superfície frontal da célula TOPCon e a estrutura convencional da célula solar tipo N são semelhantes; a principal diferença está na parte traseira da célula, onde é preparada uma camada ultrafina de óxido de silício e, em seguida, depositada uma fina camada de silício dopado. Juntas, essas duas camadas formam uma estrutura de contato passivada, reduzindo efetivamente a composição superficial e a composição do contato metálico.
Devido ao bom efeito de passivação do filme ultrafino de óxido de silício e silício fortemente dopado, as bandas de energia da superfície da pastilha de silício sofrem curvatura, formando assim um efeito de passivação de campo. Consequentemente, as chances de tunelamento de elétrons aumentam drasticamente, a resistência de contato diminui e, por fim, a eficiência de conversão é melhorada.
Por que a tecnologia TOPCon está substituindo a tecnologia PERC?
Em 2023, a indústria fotovoltaica testemunhou um importante avanço com a adição de mais de 400 GW de nova capacidade de produção de células TOPCon. Espera-se que a tecnologia de células TOPCon ultrapasse a tradicional PERC e se torne a nova tecnologia dominante até 2024. Em termos de produção, prevê-se que a produção de TOPCon atinja cerca de 100 GW este ano, representando de 20% a 30% da produção total de células fotovoltaicas. Como a rota de células do tipo N mais econômica, as células TOPCon são consideradas de alta qualidade e com capacidade de produção limitada, e a situação de oferta superior à demanda persistirá ao longo do ano. Com a melhoria contínua da eficiência das baterias TOPCon, espera-se que o segmento premium de baterias TOPCon do tipo N se expanda ainda mais, o que terá um impacto positivo no crescimento dos negócios das empresas relevantes.
A bateria do tipo N ainda não atingiu o seu potencial máximo, e a principal questão para a expansão da produção em larga escala reside na sua eficiência. As baterias do tipo P, por sua vez, apresentam uma diferença significativa em relação ao custo dos componentes não silício, que é 30% a 40% superior ao das baterias PERC. A eficiência das baterias PERC está próxima do seu limite máximo, e o espaço para reduzir custos é limitado. No entanto, a bateria TOPCon ainda possui um grande potencial de melhoria em termos de eficiência. De acordo com dados da PV Infolink, o custo atual dos componentes não silício das células TOPCon é próximo de US$ 0,3 por watt, enquanto o custo das células PERC de grande porte varia entre US$ 0,21 e US$ 0,23 por watt, representando uma diferença considerável. Contudo, com esforços contínuos, o custo de produção das células TOPCon deverá aproximar-se gradualmente do custo das células PERC.
Quais são as vantagens da bateria TOPCon?
1. Vantagem na passivação: o desempenho da passivação de superfície depende principalmente da passivação química e da passivação de campo. O crescimento térmico de SiO2 apresenta excelente capacidade de passivação química. A alta dopagem em polisilício pode induzir a curvatura da banda de energia do silício, resultando na agregação de portadores majoritários e na depleção de portadores minoritários na interface, reduzindo a composição e desempenhando o papel de passivação de campo.
2. A vantagem do composto de contato metálico: o composto de contato metálico torna-se o gargalo que limita a eficiência das células solares de estrutura convencional. A metalização industrial geralmente é feita por serigrafia após sinterização em alta temperatura. O processo de sinterização em alta temperatura "corrói" o poli-Si, formando uma "perfuração" (pontuação), destruindo a passivação da estrutura de contato. Isso resulta em uma área de contato metálico (J0c) maior na área de contato metálico do que na área passivada. No entanto, o composto de contato metálico p+ poli e n+ poli, mesmo que a "perfuração" destrua a estrutura de contato passivada, pode apresentar uma área de contato metálico muito menor do que a do emissor/campo traseiro convencional.
3. A vantagem na resistividade do contato metálico: além do composto de contato metálico, a resistividade do contato metal-semicondutor (ρc) também é crucial para o desempenho dos dispositivos de células solares de silício cristalino. Um bom contato ôhmico entre o metal e o semicondutor ajuda a reduzir a perda por resistência e a melhorar o fator de preenchimento.
