Przegląd technologii i zalet modułów fotowoltaicznych Topcon
Technologia modułów fotowoltaicznych (PV) TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) reprezentuje najnowsze osiągnięcia w branży fotowoltaicznej w zakresie poprawy wydajności ogniw i redukcji kosztów. Istotą technologii TOPCon jest jej unikalna pasywacyjna struktura styku, która skutecznie ogranicza rekombinację nośnika na powierzchni ogniwa, zwiększając w ten sposób efektywność konwersji ogniwa.
Najważniejsze informacje techniczne
Struktura kontaktu pasywacyjnego: Ogniwa TOPCon przygotowują supercienką warstwę tlenku krzemu (1-2 nm) na tylnej stronie płytki krzemowej, a następnie osadzają domieszkowaną warstwę polikrystalicznego krzemu. Struktura ta nie tylko zapewnia doskonałą pasywację interfejsu, ale także tworzy selektywny kanał transportu nośników, umożliwiając przejście nośników większościowych (elektronów), jednocześnie zapobiegając rekombinacji nośników mniejszościowych (dziur), znacznie zwiększając w ten sposób napięcie obwodu otwartego ogniwa (Voc) i wypełnienie współczynnik (FF).
Wysoka wydajność konwersji: Teoretyczna maksymalna wydajność ogniw TOPCon wynosi aż 28.7%, czyli jest znacznie wyższa niż 24.5% tradycyjnych ogniw PERC typu P. W zastosowaniach praktycznych wydajność produkcji masowej ogniw TOPCon przekroczyła 25%, z potencjałem do dalszej poprawy.
Degradacja wywołana słabym światłem (LID): Płytki krzemowe typu N charakteryzują się mniejszą degradacją pod wpływem światła, co oznacza, że moduły TOPCon mogą utrzymać wyższą początkową wydajność w rzeczywistym użyciu, zmniejszając utratę wydajności w dłuższej perspektywie.
Zoptymalizowany współczynnik temperaturowy: Współczynnik temperaturowy modułów TOPCon jest lepszy niż modułów PERC, co oznacza, że w środowiskach o wysokiej temperaturze straty wytwarzania energii przez moduły TOPCon są mniejsze, zwłaszcza w regionach tropikalnych i pustynnych, gdzie ta zaleta jest szczególnie widoczna.
zgodność: Technologia TOPCon może być kompatybilna z istniejącymi liniami produkcyjnymi PERC, wymagając jedynie kilku dodatkowych urządzeń, takich jak sprzęt do dyfuzji boru i osadzania cienkowarstwowego, bez konieczności otwierania i wyrównywania tylnej strony, co upraszcza proces produkcyjny.
Proces produkcji
Proces produkcji ogniw TOPCon obejmuje głównie następujące etapy:
Przygotowanie wafla krzemowego: Po pierwsze, jako materiał bazowy ogniwa stosuje się płytki krzemowe typu N. Płytki typu N charakteryzują się dłuższą żywotnością nośników mniejszościowych i lepszą reakcją na słabe światło.
Osadzanie się warstwy tlenkowej: Na tylnej stronie płytki krzemowej osadza się supercienka warstwa tlenku krzemu. Grubość tej warstwy tlenku krzemu wynosi zwykle 1-2 nm i jest kluczem do osiągnięcia kontaktu pasywacyjnego.
Domieszkowane osadzanie polikrystalicznego krzemu: Na warstwie tlenku osadza się domieszkowana warstwa krzemu polikrystalicznego. Tę warstwę krzemu polikrystalicznego można uzyskać za pomocą technologii chemicznego osadzania z fazy gazowej pod niskim ciśnieniem (LPCVD) lub chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą (PECVD).
Zabieg wyżarzania: Wyżarzanie w wysokiej temperaturze ma na celu zmianę krystaliczności warstwy krzemu polikrystalicznego, aktywując w ten sposób działanie pasywacji. Ten etap jest kluczowy dla osiągnięcia niskiej rekombinacji granicy faz i wysokiej wydajności ogniwa.
Metalizacja: Z przodu i z tyłu ogniwa powstają metalowe linie siatki i punkty kontaktowe, w celu gromadzenia fotogenerowanych nośników. Proces metalizacji ogniw TOPCon wymaga szczególnej uwagi, aby uniknąć uszkodzenia struktury styku pasywacyjnego.
Testowanie i sortowanie: Po zakończeniu produkcji ogniw przeprowadzane są testy wydajności elektrycznej, aby upewnić się, że ogniwa spełniają wcześniej określone standardy wydajności. Ogniwa są następnie sortowane według parametrów wydajności, aby sprostać potrzebom różnych rynków.
Montaż modułu: Ogniwa są składane w moduły, zwykle otoczone materiałami takimi jak szkło, EVA (kopolimer etylenu i octanu winylu) i warstwa tylna w celu ochrony ogniw i zapewnienia wsparcia strukturalnego.
Zalety i wyzwania
Zalety technologii TOPCon polegają na jej wysokiej wydajności, niskim LID i dobrym współczynniku temperaturowym, co sprawia, że moduły TOPCon są bardziej wydajne i mają dłuższą żywotność w rzeczywistych zastosowaniach. Jednakże technologia TOPCon stoi także w obliczu wyzwań związanych z kosztami, szczególnie w zakresie inwestycji w sprzęt początkowy i kosztów produkcji. W związku z ciągłym postępem technologicznym i redukcją kosztów oczekuje się, że koszt ogniw TOPCon będzie stopniowo spadał, zwiększając ich konkurencyjność na rynku fotowoltaicznym.
Podsumowując, technologia TOPCon to ważny kierunek rozwoju branży fotowoltaicznej. Poprawia efektywność konwersji ogniw słonecznych poprzez innowacje technologiczne przy jednoczesnym zachowaniu kompatybilności z istniejącymi liniami produkcyjnymi, zapewniając silne wsparcie techniczne dla zrównoważonego rozwoju przemysłu fotowoltaicznego. Dzięki ciągłemu postępowi technologicznemu i redukcji kosztów oczekuje się, że moduły fotowoltaiczne TOPCon w przyszłości zdominują rynek fotowoltaiki.
Dalej：nie więcej