Что означает название батареи TOPCon?
Полное название TOPCon — Tunnel Oxide Passivating Contacts (пассивирующие контакты на основе туннельного оксида), что переводится как «пассивирующие контакты на основе туннельного оксида» — технология ячеек на кремниевых пластинах N-типа, предложенная в 2013 году. Ячейки TOPCon, то есть солнечные элементы с пассивирующими контактами на основе туннельного оксида, предназначены для повышения эффективности солнечных элементов за счет решения проблемы селективной пассивации носителей заряда в ячейке.
Лицевая поверхность ячейки TOPCon и структура обычной солнечной ячейки N-типа идентичны, основное различие заключается в том, что на обратной стороне ячейки наносится слой сверхтонкого оксида кремния, а затем тонкий слой легированного кремния. Вместе они образуют пассивированную контактную структуру, эффективно уменьшая поверхностное и металлическое контактное взаимодействие.
Благодаря хорошему пассивирующему эффекту ультратонкой пленки оксида кремния и сильно легированного кремния, происходит изгиб поверхностных энергетических зон кремниевой пластины, что приводит к возникновению эффекта пассивации поля, значительному увеличению вероятности туннелирования электронов, снижению контактного сопротивления и, в конечном итоге, повышению эффективности преобразования.
Почему компания TOPCon заменяет технологию PERC?
В 2023 году в фотоэлектрической отрасли произошел важный прорыв: было введено в эксплуатацию более 400 ГВт новых производственных мощностей по выпуску элементов TOPCon. Ожидается, что к 2024 году технология элементов TOPCon превзойдет традиционную технологию PERC и станет новой основной технологией. Что касается производства, то ожидается, что в этом году объем производства элементов TOPCon достигнет около 100 ГВт, что составит 20-30% от общего объема производства фотоэлектрических элементов. Как наиболее экономически выгодный вариант элементов N-типа, элементы TOPCon считаются высококачественными и дефицитными, и ситуация с превышением предложения над спросом сохранится в течение всего года. С непрерывным повышением эффективности батарей TOPCon ожидается дальнейшее расширение премиального сегмента батарей N-типа TOPCon, что окажет положительное влияние на экономический рост соответствующих компаний.
Ключевой проблемой крупномасштабного производства батарей N-типа до сих пор не решена проблема низкой эффективности по сравнению с батареями P-типа, стоимость которых на 30-40% выше, чем у батарей PERC. Эффективность батарей PERC близка к пределу, возможности для снижения стоимости ограничены, но потенциал повышения эффективности батарей TOPCon всё ещё велик. По данным PV Infolink, текущая стоимость элементов TOPCon составляет около 0,3 доллара за ватт, в то время как стоимость крупногабаритных элементов PERC колеблется в пределах 0,21-0,23 доллара за ватт, и разрыв всё ещё существует. Однако, благодаря дальнейшим усилиям, себестоимость производства элементов TOPCon постепенно приблизится к уровню элементов PERC.
В чём преимущества аккумулятора TOPCon?
1. Преимущество пассивации: эффективность пассивации поверхности в основном зависит от химической пассивации и пассивации под действием поля. Термический рост SiO2 обладает превосходной способностью к химической пассивации. Сильное легирование поликремния может вызвать изгиб энергетической зоны кремния, что приводит к агрегации основных носителей заряда и истощению неосновных носителей на границе раздела, уменьшая композитность и выполняя роль пассивации под действием поля.
2. Преимущество композитных металлических контактов: композитные металлические контакты становятся узким местом, ограничивающим эффективность солнечных элементов традиционной структуры. В промышленности металлизация обычно осуществляется методом трафаретной печати после высокотемпературного спекания. В процессе высокотемпературного спекания металлическая паста «травит» поликристаллический кремний, образуя «проколы» (шипы), разрушающие пассивацию контактной структуры, в результате чего площадь контакта металла с источником тока (J0c) оказывается больше в области контакта металла, чем в пассивированной области. Однако композитные металлические контакты p + поликристаллический и n + поликристаллический, даже если «проколы» разрушают пассивирующую контактную структуру, могут значительно снизить эффективность композитных металлических контактов по сравнению с традиционными эмиттерами/задними контактами.
3. Преимущество в отношении удельного сопротивления металлического контакта: помимо композитного металлического контакта, удельное сопротивление контакта металл-полупроводник (ρc) также имеет решающее значение для характеристик солнечных элементов на основе кристаллического кремния; образование хорошего омического контакта между металлом и полупроводником помогает снизить потери сопротивления и улучшить коэффициент заполнения.
