Znanja

Pregled tehnologije in prednosti fotovoltaičnih modulov Topcon

Tehnologija fotovoltaičnih (PV) modulov TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) predstavlja najnovejši napredek v solarni industriji za izboljšanje učinkovitosti celic in zmanjšanje stroškov. Jedro tehnologije TOPCon leži v njeni edinstveni pasivacijski kontaktni strukturi, ki učinkovito zmanjša rekombinacijo nosilcev na površini celice in s tem poveča učinkovitost pretvorbe celice.

Tehnični poudarki

1. Struktura pasivnega kontakta: Celice TOPCon pripravijo supertanek sloj oksidnega silicija (1-2 nm) na zadnji strani silicijeve rezine, čemur sledi nanos dopirane plasti polikristalnega silicija. Ta struktura ne zagotavlja samo odlične pasivizacije vmesnika, ampak tvori tudi selektivni transportni kanal nosilca, ki omogoča prehod večinskih nosilcev (elektronov), hkrati pa preprečuje rekombinacijo manjšinskih nosilcev (lukenj), s čimer se občutno poveča napetost odprtega tokokroga celice (Voc) in napolni faktor (FF).

2. Visoka učinkovitost pretvorbe: Teoretična največja učinkovitost celic TOPCon je kar 28.7 %, kar je bistveno več kot 24.5 % tradicionalnih celic PERC tipa P. V praktičnih aplikacijah je učinkovitost masovne proizvodnje celic TOPCon presegla 25 %, s potencialom za nadaljnje izboljšave.

3. Razgradnja pri šibki svetlobi (LID): Silicijeve rezine tipa N imajo nižjo razgradnjo zaradi svetlobe, kar pomeni, da lahko moduli TOPCon ohranijo višjo začetno zmogljivost pri dejanski uporabi, kar dolgoročno zmanjša izgubo zmogljivosti.

4. Optimiziran temperaturni koeficient: Temperaturni koeficient modulov TOPCon je boljši kot pri modulih PERC, kar pomeni, da je v okoljih z visoko temperaturo izguba električne energije modulov TOPCon manjša, zlasti v tropskih in puščavskih regijah, kjer je ta prednost še posebej očitna.

5. združljivost: Tehnologija TOPCon je lahko združljiva z obstoječimi proizvodnimi linijami PERC in zahteva le nekaj dodatnih naprav, kot je oprema za difuzijo bora in tankoslojno nanašanje, brez potrebe po odpiranju in poravnavi zadnje strani, kar poenostavlja proizvodni proces.

Proces produkcije

Proizvodni proces celic TOPCon v glavnem vključuje naslednje korake:

1. Priprava silicijeve rezine: Prvič, silicijeve rezine tipa N se uporabljajo kot osnovni material za celico. N-tip rezin ima daljšo življenjsko dobo manjšinskega nosilca in boljši odziv na šibko svetlobo.

2. Nanos oksidne plasti: Na hrbtni strani silicijeve rezine je nanešena supertanka plast oksidnega silicija. Debelina te plasti oksidnega silicija je običajno med 1-2 nm in je ključna za doseganje pasivnega stika.

3. Nanašanje dopiranega polikristalnega silicija: Na plast oksida je nanesen sloj dopiranega polikristalnega silicija. To plast polikristalnega silicija je mogoče doseči s tehnologijo kemičnega naparjevanja pri nizkem tlaku (LPCVD) ali s tehnologijo kemičnega naparjevanja, izboljšanega s plazmo (PECVD).

4. Zdravljenje z žarjenjem: Obdelava z visokotemperaturnim žarjenjem se uporablja za spremembo kristaliničnosti plasti polikristalnega silicija, s čimer se aktivira pasivizacija. Ta korak je ključnega pomena za doseganje nizke rekombinacije vmesnika in visoke učinkovitosti celic.

5. Metalizacija: Kovinske mrežne črte in kontaktne točke so oblikovane na sprednji in zadnji strani celice za zbiranje foto-generiranih nosilcev. Postopek metalizacije celic TOPCon zahteva posebno pozornost, da preprečimo poškodbe strukture pasivnega kontakta.

6. Testiranje in razvrščanje: Ko je proizvodnja celic končana, se izvedejo preskusi električne učinkovitosti, da se zagotovi, da celice izpolnjujejo vnaprej določene standarde učinkovitosti. Celice so nato razvrščene glede na parametre delovanja, da ustrezajo potrebam različnih trgov.

7. Sestava modula: Celice so sestavljene v module, ki so običajno zaprti z materiali, kot so steklo, EVA (etilen-vinil acetatni kopolimer) in hrbtna plošča za zaščito celic in zagotavljanje strukturne podpore.

Prednosti in izzivi

Prednosti tehnologije TOPCon so v visoki učinkovitosti, nizkem LID in dobrem temperaturnem koeficientu, zaradi česar so moduli TOPCon učinkovitejši in imajo daljšo življenjsko dobo v dejanskih aplikacijah. Vendar se tehnologija TOPCon sooča tudi s stroškovnimi izzivi, zlasti v smislu začetne naložbe v opremo in proizvodnih stroškov. Z nenehnim tehnološkim napredkom in zmanjševanjem stroškov se pričakuje, da se bodo stroški celic TOPCon postopoma zniževali, kar bo povečalo njihovo konkurenčnost na fotovoltaičnem trgu.

Če povzamemo, tehnologija TOPCon je pomembna usmeritev za razvoj fotovoltaične industrije. Izboljšuje učinkovitost pretvorbe sončnih celic s tehnološkimi inovacijami, hkrati pa ohranja združljivost z obstoječimi proizvodnimi linijami, kar zagotavlja močno tehnično podporo za trajnostni razvoj fotovoltaične industrije. Z nenehnim tehnološkim napredkom in zniževanjem stroškov naj bi fotonapetostni moduli TOPCon v prihodnosti prevladovali na trgu fotovoltaike.