Pin TOPCon có nghĩa là gì?
Tên đầy đủ của TOPCon là Tunnel Oxide Passivating Contacts, dịch ra là Tunneling Oxide Passivated Contacts (Tiếp xúc thụ động bằng oxit đường hầm), một công nghệ tế bào silicon loại N được đề xuất vào năm 2013. Các tế bào TOPCon, tức là tế bào quang điện sử dụng Tiếp xúc thụ động bằng oxit đường hầm, được thiết kế để cải thiện hiệu suất của tế bào quang điện bằng cách giải quyết vấn đề thụ động hóa chọn lọc các hạt tải điện trong tế bào.
Mặt trước của tế bào TOPCon và cấu trúc tế bào quang điện loại N thông thường là giống nhau, điểm khác biệt chính nằm ở mặt sau của tế bào được phủ một lớp oxit silic siêu mỏng, sau đó phủ thêm một lớp silic pha tạp mỏng, hai lớp này cùng nhau tạo thành cấu trúc tiếp xúc thụ động, giúp giảm thiểu hiệu quả sự kết tụ bề mặt và sự kết tụ tiếp xúc kim loại.
Nhờ tác dụng thụ động hóa tốt của lớp oxit silic siêu mỏng và màng silic pha tạp cao, các dải năng lượng bề mặt của tấm silic bị uốn cong, tạo thành hiệu ứng thụ động hóa trường, làm tăng đáng kể khả năng xuyên hầm electron, giảm điện trở tiếp xúc và cuối cùng cải thiện hiệu suất chuyển đổi.
Vì sao TOPCon lại thay thế công nghệ PERC?
Năm 2023, ngành công nghiệp quang điện (PV) chứng kiến một bước đột phá quan trọng với việc bổ sung hơn 400GW công suất sản xuất TOPCon mới. Dự kiến công nghệ pin TOPCon sẽ vượt qua công nghệ PERC truyền thống để trở thành công nghệ chủ đạo mới vào năm 2024. Về sản lượng, dự kiến sản lượng TOPCon sẽ đạt khoảng 100GW trong năm nay, chiếm 20%-30% tổng sản lượng pin PV. Là giải pháp sản xuất pin loại N tiết kiệm chi phí nhất, pin TOPCon được coi là có chất lượng cao và nguồn cung khan hiếm, tình trạng cung vượt cầu sẽ tiếp diễn trong suốt năm. Với sự cải thiện liên tục về hiệu suất pin TOPCon, phân khúc pin TOPCon loại N cao cấp dự kiến sẽ tiếp tục mở rộng, điều này sẽ tác động tích cực đến sự bùng nổ kinh doanh của các công ty liên quan.
Pin loại N vẫn chưa giải quyết được vấn đề then chốt trong việc mở rộng sản xuất quy mô lớn, đó là hiệu suất của nó và pin loại P chưa tạo ra được khoảng cách đáng kể về chi phí vật liệu không chứa silicon, cao hơn 30% - 40% so với pin PERC. Hiệu suất của pin PERC đã gần đạt đến mức tối đa, không gian để giảm chi phí bị hạn chế, nhưng hiệu suất của pin TOPCon vẫn còn tiềm năng rất lớn. Theo dữ liệu của PV Infolink, chi phí vật liệu không chứa silicon hiện tại của các cell TOPCon vào khoảng 0,3 USD/watt, so với chi phí của các cell PERC kích thước lớn từ 0,21-0,23 USD/watt, vẫn còn khoảng cách. Tuy nhiên, với những nỗ lực liên tục trong tương lai, chi phí sản xuất cell TOPCon sẽ dần dần tiếp cận mức của cell PERC.
Pin TOPCon có những ưu điểm gì?
1. Ưu điểm về khả năng thụ động hóa: Hiệu suất thụ động hóa bề mặt chủ yếu phụ thuộc vào thụ động hóa hóa học và thụ động hóa điện trường. Sự phát triển nhiệt của SiO2 có khả năng thụ động hóa hóa học tuyệt vời. Việc pha tạp nặng vào polysilicon có thể làm uốn cong dải năng lượng của silicon, dẫn đến sự tập trung các hạt tải điện đa số và sự suy giảm các hạt tải điện thiểu số tại giao diện, làm giảm sự kết tụ và đóng vai trò thụ động hóa điện trường.
2. Ưu điểm của vật liệu composite tiếp xúc kim loại: Vật liệu composite tiếp xúc kim loại trở thành nút thắt cổ chai hạn chế hiệu suất của pin mặt trời cấu trúc thông thường. Quá trình công nghiệp hóa mạ kim loại thường sử dụng phương pháp in lưới sau khi nung ở nhiệt độ cao. Quá trình nung ở nhiệt độ cao sẽ làm "ăn mòn" poly-Si tạo thành các "lỗ thủng" (đâm nhọn), phá hủy lớp thụ động hóa của cấu trúc tiếp xúc, dẫn đến diện tích tiếp xúc kim loại của J0c cao hơn ở vùng tiếp xúc kim loại so với vùng thụ động hóa. Nhưng vật liệu composite tiếp xúc kim loại p + poly và n + poly, ngay cả khi "lỗ thủng" phá hủy cấu trúc tiếp xúc thụ động hóa, vẫn có thể làm cho vật liệu composite kim loại có hiệu suất thấp hơn nhiều so với cấu trúc phát xạ/trường sau thông thường.
3. Ưu điểm về điện trở tiếp xúc kim loại: bên cạnh vật liệu composite tiếp xúc kim loại, điện trở tiếp xúc kim loại-bán dẫn (ρc) cũng rất quan trọng đối với hiệu suất hoạt động của pin mặt trời silicon tinh thể. Việc tạo ra tiếp xúc ohmic tốt giữa kim loại và bán dẫn giúp giảm tổn thất điện trở và cải thiện hệ số lấp đầy.
