Čo znamená batéria TOPCon?
Celý názov TOPCon je Tunnel Oxide Passivatiing Contacts, čo v preklade znamená Tunneling Oxide Passivated Contacts (Tunelujúce Oxidové Pasivované Kontakty), čo je technológia kremíkových doštičiek typu N navrhnutá v roku 2013. Články TOPCon, teda solárne články s Tunneling Oxide Passivated Contacts, sú navrhnuté tak, aby zlepšili účinnosť solárnych článkov riešením problému selektívnej pasivácie nosičov náboja v článku.
Predný povrch článku TOPCon a konvenčná štruktúra solárnych článkov typu N sú rovnaké, hlavný rozdiel je v tom, že na zadnej strane článku sa pripraví vrstva ultratenkého oxidu kremičitého a potom tenká vrstva dopovaného kremíka, ktoré spolu tvoria pasivovanú kontaktnú štruktúru, čím sa účinne znižuje povrchový kompozit a kovový kontaktný kompozit.
Vďaka dobrému pasivačnému účinku ultratenkého oxidu kremičitého a silne dopovaného kremíkového filmu sa povrchové energetické pásy kremíkového plátku ohýbajú, čím sa vytvára pasivačný efekt poľa, dramaticky sa zvyšuje pravdepodobnosť tunelovania elektrónov, znižuje sa kontaktný odpor a v konečnom dôsledku sa zlepšuje účinnosť konverzie.
Prečo TOPCon nahrádza technológiu PERC?
V roku 2023 zaznamenal fotovoltaický priemysel významný prielom s pridaním viac ako 400 GW novej výrobnej kapacity TOPCon. Očakáva sa, že technológia článkov TOPCon predbehne tradičný PERC a stane sa novou mainstreamovou technológiou do roku 2024. Pokiaľ ide o produkciu, očakáva sa, že produkcia TOPCon dosiahne tento rok približne 100 GW, čo bude predstavovať 20 % – 30 % celkovej produkcie fotovoltaických článkov. Ako najnákladovo efektívnejšia cesta výroby článkov typu N sa články TOPCon považujú za vysoko kvalitné a majú vzácnu výrobnú kapacitu a situácia, kedy ponuka prevyšuje dopyt, bude pretrvávať počas celého roka. S neustálym zlepšovaním účinnosti batérií TOPCon sa očakáva ďalší rozvoj prémiového segmentu batérií TOPCon typu N, čo bude mať pozitívny vplyv na obchodný rozmach príslušných spoločností.
Batérie typu N si zatiaľ neuvedomili, že kľúčovým problémom rozsiahlej expanzie výroby je, že ich účinnosť a batérie typu P neotvorili významný rozdiel medzi cenou nekremíkových batérií, ktoré sú o 30 % až 40 % vyššie ako náklady na batérie PERC. Účinnosť batérií PERC sa blíži k maximu, priestor na zníženie nákladov na priestor je obmedzený, ale účinnosť batérií TOPCon má stále veľký potenciál na zlepšenie. Podľa údajov PV Infolink sa súčasné náklady na nekremíkové články TOPCon blížia k 0,3 USD za watt, v porovnaní s cenou veľkých článkov PERC medzi 0,21 – 0,23 USD za watt a rozdiel stále existuje. S následným neustálym úsilím sa však výrobné náklady článkov TOPCon postupne priblížia k úrovni článkov PERC.
Aké sú výhody batérie TOPCon?
1. Výhoda pasivácie: výkonnosť pasivácie povrchu závisí hlavne od chemickej pasivácie a pasivácie poľom, tepelný rast SiO2 má vynikajúcu chemickú pasivačnú schopnosť. Silné dopovanie polysilikónu môže spôsobiť ohnutie energetického pásma kremíka, čo vedie k agregácii majoritných nosičov a vyčerpaniu minoritných nosičov na rozhraní, čím sa kompozit redukuje a zohráva úlohu pasivácie poľom.
2. Výhoda kompozitu s kovovým kontaktom: kompozit s kovovým kontaktom sa stáva úzkym hrdlom, ktoré obmedzuje účinnosť konvenčnej štruktúry solárnych článkov. Industrializácia metalizácie je zvyčajne sieťotlačou po spekaní pri vysokej teplote. Proces spekania pri vysokej teplote spôsobí, že kovová pasta „leptá“ polysilikónový kremík a vytvorí „prepich“ (hrot), čím sa zničí pasivácia kontaktnej štruktúry. Výsledkom je, že kontaktná plocha kovu v kontaktnej ploche J0c je vyššia ako v pasivovanej oblasti. Ale v prípade kompozitu s kovovým kontaktom p + poly a n + poly, aj keď „prepich“ zničí pasivačnú kontaktnú štruktúru puzdra, môže dôjsť k tomu, že pole emitora/zadného poľa kovového kompozitu bude oveľa nižšie ako v prípade konvenčnej štruktúry emitora/zadného poľa.
3. Výhoda rezistivity kovového kontaktu: okrem kompozitného kovového kontaktu je rezistivita kontaktu kov-polovodič (ρc) tiež kritická pre výkon zariadenia kryštalických kremíkových solárnych článkov. Kov-polovodič vytvára dobrý ohmický kontakt, ktorý pomáha znižovať straty odporu a zlepšuje faktor plnenia.
