Principiu de funcționare și caracteristici structurale ale celulelor solare TOPCon

Celulele solare TOPCon utilizează un strat ultra-subțire de oxid (1~2nm) pentru a permite tunelarea eficientă a purtătorilor majoritari, reducând semnificativ rata de recombinare a purtătorilor minoritari, ceea ce sporește eficace tensiunea de circuit deschis și curentul de scurtcircuit al celulei, crescând astfel eficiența de conversie a celulei.

Din punct de vedere structural, designul frontal al celulelor solare TOPCon este similar cu cel al celulelor solare convenționale de tip N sau N-PERT, dar inovația tehnologică cheie rezidă în structura sa de contact pasivat din spate. Această structură include un strat ultra-subțire de oxid de siliciu și un film subțire mixt de siliciu microcristalin-amorf dopat cu fosfor. Performanța de pasivare este activată printr-un proces de recoacere, în timpul căruia cristalinitatea filmului subțire de siliciu suferă o transformare de la o fază mixtă microcristalină-amorfă la o fază policristalină, îmbunătățind astfel performanța celulei. În condiții de recoacere de 850°C, celula prezintă efecte excelente de pasivare, cu o tensiune de circuit deschis depășind 710 mV și o rată de recombinare a electronilor redusă la 9-13 fA/cm^2, ceea ce sporește semnificativ eficiența celulei.

1.Texturizare (Textura): Utilizarea metodelor fizice sau chimice pentru texturizarea suprafeței waferului de siliciu, îmbunătățind absorbția luminii.

2.Difuzie de Bor (Difuzie LP-BBr₃): Utilizarea gazului de tribromură de bor la presiune scăzută pentru difuzia de bor de tip P pentru a forma zona emițătoare.

3.Emițător Selectiv cu Laser: Aplicarea tehnologiei laser pentru tratarea suprafeței waferului de siliciu, creând zone emițătoare selective.

4.Izolare Chimică la Margini: Îndepărtarea materialului excesiv de la marginile waferului de siliciu prin mijloace chimice, pentru a reduce defectele de suprafață.

5.Oxidare TOPCon: Creșterea unui strat de oxid pe suprafața waferului de siliciu pentru pasivarea suprafeței și reducerea recombinării perechilor de electroni-găuri.

6.PECVD TOPCon: Depunerea unui strat de oxid de tunel și unui strat de siliciu policristalin folosind tehnologia PECVD pentru a forma contacte pasivate.

7.Recoacere la Temperatură Înaltă TOPCon (TOPCon: High-T anneal): Activarea stratului de oxid de tunel și a stratului de siliciu policristalin prin tratament de recoacere la temperatură înaltă pentru a îmbunătăți eficiența celulei.

8.Depunere de Alumină (Al₂O₃ frontal): Depunerea unui strat de alumină pe partea frontală a waferului pentru a îmbunătăți și mai mult pasivarea suprafeței.

9.Depunere de Nitură de Siliciu (PECVD SiNx frontal și posterior): Depunerea straturilor de nitură de siliciu pe părțile frontală și posterioară ale waferului pentru pasivare și anti-reflexie.

10.Tipărire: Utilizarea tehnologiei de tipărire pe ecran pentru a imprima electrozii metalici pe waferul de siliciu.

11.Sinterizare: Lipirea electrozilor metalici cu waferul de siliciu prin sinterizare la temperaturi înalte pentru a forma conexiuni electrice.

12.Testare și Sortare: Testarea celulelor finite pentru performanță și sortarea pe baza eficienței.

Acest proces maximizează utilizarea metodelor tradiționale de producție existente pentru celule de tip P, necesitând doar adăugarea difuziei de bor și a echipamentului de depunere a filmului subțire, simplificând procesul de producție a celulelor și reducând dificultatea producției în masă. Tehnologia TOPCon este foarte compatibilă cu liniile de producție PERC, adăugând procesele de difuzie de bor și stratul de tunel + stratul p-Poly, în timp ce celelalte etape continuă esențial cele ale liniilor de producție PERC.

Compararea tehnologiei N-TOPCon și PERC

Avantajele tehnologiei TOPCon

Eficiență mare de conversie: Celulele TOPCon se remarcă prin eficiența lor înaltă de conversie. Eficiența producției în masă a celulelor TOPCon poate atinge în prezent 24,5%-25%, care este mai mare decât eficiența medie curentă de conversie a producției în masă de 23,2% pentru celulele PERC. Având în vedere că limita teoretică a eficienței de conversie este peste 24,5%, sugerează că celulele TOPCon au un potențial mai mare de îmbunătățire.

Generare de energie totală îmbunătățită: Comparativ cu celulele PERC, celulele TOPCon au un factor bifacial mai mare, ceea ce poate îmbunătăți generarea generală de energie. Factorul bifacial al panourilor solare TOPCon poate ajunge până la 85%, semnificativ mai mare decât 70% la componente PERC. Acest lucru înseamnă că câștigul de putere poate crește cu până la 2%.

Perioadă extinsă de garanție a puterii: Substratul de siliciu al celulei de tip N este dopat cu fosfor, evitând pierderea captării electronilor cauzată de perechile boron-oxigen, eliminând aproape complet degradarea indusă de lumină și asigurând o perioadă de garanție a puterii mai lungă.

Compatibilitate de upgrade cu investiții reduse în echipamente: TOPCon este compatibil cu liniile de producție PERC și poate fi actualizat pe baza liniilor PERC. Comparativ cu PERC, echipamentul adăugat sau înlocuit include difuzia de bor pentru pregătirea oxidului de tunel și straturilor de polisiliciu, restul procesului fiind în mare parte compatibil cu liniile de producție PERC.

Aplicații ale modulelor solare TOPCon

Eficiență Înaltă pentru Utilizare Rezidențială și Comercială: Sunt potrivite pentru sisteme solare montate pe acoperișuri sau la sol, oferind energie curată și regenerabilă pentru locuințe, afaceri sau facilități industriale.

Centrale Solare la Scară Utilitară: În câmpuri mari de energie solară, panourile solare TOPCon, datorită eficienței lor ridicate, pot genera mai multă energie în spații limitate, făcându-le ideale pentru aplicații de generare de energie la scară largă, ajutând la reducerea costului pe unitate de electricitate.

Aplicații Agricole: Panourile TOPCon pot alimenta echipamente agricole, cum ar fi pompele de apă și sistemele de irigații, în special în zonele îndepărtate sau fără rețea, servind ca o soluție energetică independentă pentru a ajuta fermierii să crească productivitatea agricolă.

Stații de Încărcare pentru Vehicule Electrice: Cu creșterea popularității vehiculelor electrice, cererea pentru soluții energetice durabile este în creștere. Panourile solare TOPCon pot furniza energie curată pentru stațiile de încărcare a vehiculelor electrice, promovând dezvoltarea transportului verde.

Fotovoltaice Integrate în Clădiri (BIPV): Panourile solare care utilizează tehnologia TOPCon pot fi integrate în designul clădirilor, servind ca parte a materialelor de construcție, nu doar oferind energie, dar și îmbunătățind apelul estetic al clădirilor.

Zonele de Coastă: Datorită durabilității lor ridicate, panourile solare TOPCon sunt de asemenea potrivite pentru utilizare în zonele offshore sau costiere, unde pot exista niveluri mai ridicate de ceață sărată și umiditate.

Predicții privind dezvoltarea viitoare a modulelor solare TOPCon

Se așteaptă ca celulele solare TOPCon să experimenteze o creștere semnificativă a pieței între anii 2023 și 2030, datorită eficienței lor ridicate de conversie și performanței durabile. Pe măsură ce tehnologia se maturizează și producția se extinde, se preconizează o scădere suplimentară a costurilor, ceea ce va crește penetrarea pe piață a modulelor TOPCon în stațiile fotovoltaice mari și aplicațiile comerciale. Sprijinul politic și tendințele dezvoltării durabile accelerează și mai mult adoptarea tehnologiei TOPCon. Se așteaptă ca cererea globală pentru tehnologia TOPCon să continue să crească odată cu necesitatea tot mai mare de soluții de energie curată, în special în regiunile cu soare abundent. Acest lucru va stimula inovația tehnologică și expansiunea pieței în industria fotovoltaică.

Referință:

https://guangfu.bjx.com.cn/news/20200710/1088087.shtml

https://guangfu.bjx.com.cn/news/20200710/1088087.shtml

https://xueqiu.com/2305761063/241967340

https://guangfu.bjx.com.cn/news/20200710/1088087.shtml

https://www.sohu.com/a/640762583_121123896

https://www.novergysolar.com/topcon-vs-perc-vs-hjt-solar-cells/#Uses_of_Topcon_Solar_Panels

https://www.verifiedmarketreports.com/product/topcon-solar-cell-and-module-market/

Produsele TOPCon de la Maysun Solar

Recomandare de lectură despre tehnologia TOPCon