Що означає акумулятор TOPCon?
Повна назва TOPCon — Tunnel Oxide Passivatiing Contacts, що перекладається як «Tunneling Oxide Passivatiing Contacts» (тунельно-оксидні пасивовані контакти), технологія кремнієвих пластин N-типу, запропонована у 2013 році. Комірки TOPCon, тобто сонячні елементи з тунельно-оксидними пасивованими контактами, призначені для підвищення ефективності сонячних елементів шляхом вирішення проблеми селективної пасивації носіїв заряду в комірці.
Структура передньої поверхні елемента TOPCon та звичайного сонячного елемента N-типу однакова, основна відмінність полягає в тому, що на задній частині елемента готується шар надтонкого оксиду кремнію, а потім тонкий шар легованого кремнію, які разом утворюють пасивовану контактну структуру, ефективно зменшуючи поверхневий композит та металевий контактний композит.
Завдяки гарному пасиваційному ефекту надтонкого оксиду кремнію та сильно легованої кремнієвої плівки, поверхневі енергетичні зони кремнієвої пластини вигинаються, утворюючи таким чином ефект пасивації поля, що значно збільшує ймовірність тунелювання електронів, зменшує контактний опір і зрештою підвищує ефективність перетворення.
Чому TOPCon замінює технологію PERC?
У 2023 році фотоелектрична галузь зазнала важливого прориву з додаванням понад 400 ГВт нових виробничих потужностей TOPCon. Очікується, що технологія елементів TOPCon випередить традиційні PERC і стане новою основною технологією до 2024 року. Що стосується виробництва, очікується, що виробництво TOPCon досягне близько 100 ГВт цього року, що становитиме 20%-30% від загального виробництва фотоелектричних елементів. Як найекономічніший маршрут N-типу, елементи TOPCon вважаються високоякісними та мають дефіцитну виробничу потужність, і ситуація, коли пропозиція перевищує попит, зберігатиметься протягом року. З постійним підвищенням ефективності акумуляторів TOPCon очікується подальше розширення преміального сегмента акумуляторів N-типу TOPCon, що позитивно вплине на бізнес-бум відповідних компаній.
Акумулятори N-типу ще не реалізовані, але ключовою проблемою розширення великомасштабного виробництва є те, що їхня ефективність та P-тип батарей не відкрили значного розриву між вартістю некремнієвих елементів, яка на 30%-40% вища, ніж у PERC-акумуляторів. Ефективність PERC-акумуляторів близька до максимальної, можливості для зниження вартості простору обмежені, але потенціал для підвищення ефективності TOPCon-акумуляторів все ще великий. За даними PV Infolink, поточна вартість некремнієвих елементів TOPCon становить близько 0,3 долара за ват, порівняно з вартістю великогабаритних PERC-елементів від 0,21 до 0,23 долара за ват, і розрив все ще існує. Однак, завдяки подальшим постійним зусиллям, виробнича вартість елементів TOPCon поступово наблизиться до рівня PERC-елементів.
Які переваги акумулятора TOPCon?
1. Перевага пасивації: ефективність поверхневої пасивації головним чином залежить від хімічної пасивації та польової пасивації, термічний ріст SiO2 має чудову здатність до хімічної пасивації. Значне легування полікремнію може призвести до вигину енергетичної зони кремнію, що призводить до агрегації основних носіїв та виснаження неосновних носіїв на межі розділу, зменшуючи композит та відіграючи роль польової пасивації.
2. Перевага композиту з металоконтактом: композит з металоконтактом стає вузьким місцем, що обмежує ефективність сонячних елементів традиційної структури. Індустріалізація металізації зазвичай полягає у трафаретному друкарстві після високотемпературного спікання. Високотемпературний процес спікання з металоподібною пастою "протравлює" полікремній, утворюючи "прокол" (шип), руйнуючи пасивацію контактної структури. В результаті площа контакту металу J0c в області металоконтакту вища, ніж у пасивованій області. Але навіть якщо "прокол" зруйнує пасивацію контактної структури корпусу композиту з металоконтактом p + полі та n + полі, навіть якщо "прокол" зруйнує пасивацію контактної структури, це може призвести до того, що поле емітера/задня частина корпусу металоконструкції буде набагато нижчим, ніж у звичайного сонячного елемента.
3. Перевага щодо питомого опору металевого контакту: окрім композитного металевого контакту, питомий опір контакту метал-напівпровідник (ρc) також є критичним для продуктивності кристалічних кремнієвих сонячних елементів. Метал-напівпровідник утворює хороший омічний контакт, що допомагає зменшити втрати опору та покращити коефіцієнт заповнення.
