Принцип на работа и структурни характеристики на слънчевите клетки TOPCon

Слънчевите клетки TOPCon използват изключително тънък слой оксид (1-2nm) за да позволят ефективно тунелиране на основните носители на заряд, значително намалявайки скоростта на рекомбинация на малцинствените носители. Това ефективно увеличава напрежението при отворен контур и късосъединителния ток на клетката, и допълнително увеличава ефективността на преобразуване на клетката.

От структурна гледна точка, предният дизайн на слънчевите клетки TOPCon е подобен на този на конвенционалните N-тип или N-PERT слънчеви клетки, но ключовата технологична иновация се крие в структурата на пасивирания контакт в задната част. Тази структура включва изключително тънък слой силициев оксид и смесен тънък филм от микрокристален-аморфен силиций, допиран с фосфор. Производителността на пасивацията се активира чрез процес на отпичане, по време на който кристалността на силициевия тънък филм преминава от смесена микрокристална-аморфна фаза към поликристална фаза, допълнително подобрявайки производителността на клетката. При условия на отпичане при 850°C, клетката показва отлични ефекти на пасивация, с напрежение при отворен контур, което надвишава 710 mV и скорост на рекомбинация на електроните намалена до 9-13 fA/cm², значително увеличавайки ефективността на клетката.

1.Текстуриране (Текстура): Използване на физически или химични методи за текстуриране на повърхността на силициевия вафер, което увеличава абсорбцията на светлина.

2.Дифузия на бор (Дифузия LP-BBr₃): Използване на газ от борен трибромид под ниско налягане за дифузия на бор от тип P за формиране на емитиращата зона.

3.Лазерен селективен емитер: Прилагане на лазерна технология за обработка на повърхността на силициевия вафер, създаване на селективни емитиращи зони.

4.Химична изолация на ръбовете: Премахване на излишния материал по ръбовете на силициевия вафер с химични средства за намаляване на повърхностните дефекти.

5.Оксидация на TOPCon: Растеж на оксиден слой на повърхността на силициевия вафер за пасивация на повърхността и намаляване на рекомбинацията на електрон-дупка.

6.TOPCon PECVD: Депозиране на тунелен оксиден слой и поликристален силициев слой с технология PECVD за формиране на пасивирани контакти.

7.Високотемпературно отпичане на TOPCon (TOPCon: High-T отпичане): Активация на тунелния оксиден слой и поликристалния силициев слой чрез високотемпературно отпичане за подобряване на ефективността на клетката.

8.Нанасяне на алуминиев оксид (Al₂O₃ отпред): Депозиране на слой алуминиев оксид върху предната страна на вафера за допълнително подобряване на пасивацията на повърхността.

9.Нанасяне на силициев нитрид (PECVD SiNx отпред и отзад): Депозиране на слоеве силициев нитрид отпред и отзад на вафера за пасивация и антирефлексия.

10.Печатане: Използване на технология за ситопечат за печатане на метални електроди върху силициевия вафер.

11.Синтериране: Съединяване на металните електроди със силициевия вафер чрез високотемпературно спекане за формиране на електрически връзки.

12.Тестване и сортиране: Тестване на готовите клетки за производителност и сортиране въз основа на ефективност.

Този процес максимизира използването на съществуващите традиционни производствени методи за клетки от тип P, изискващи само добавянето на борова дифузия и оборудване за нанасяне на тънък филм, което значително опростява процеса на производство на клетките и намалява трудността при масовото производство. Технологията TOPCon е високо съвместима с производствените линии PERC, като добавя процесите на борова дифузия и тунелен слой + p-Poly слой, докато останалите стъпки по същество продължават тези на производствените линии PERC.

Сравнение на технологиите N-TOPCon и PERC

Предимства на технологията TOPCon

Висока конверсионна ефективност: Клетките TOPCon се отличават с висока конверсионна ефективност. Ефективността на масовото производство на клетки TOPCon в момента може да достигне 24,5%-25%, което е по-високо от средната ефективност на масовото производство от 23,2% за PERC клетки. При теоретичния лимит на конверсията над 24,5% се предполага, че клетките TOPCon имат по-голям потенциал за подобрение.

Подобрена обща генерация на енергия: В сравнение с PERC клетките, клетките TOPCon имат по-висок бифасиален фактор, който може да подобри общата генерация на енергия. Бифасиалният фактор на слънчевите панели TOPCon може да достигне до 85%, значително по-висок от 70% на PERC компонентите. Това означава, че печалбата от енергията може да се увеличи с до 2%.

Удължен период на гаранция за мощност: Субстратът от силициева N-тип клетка е допиран с фосфор, избягвайки загубата на захванати електрони, причинена от бор-кислородни двойки, практически елиминирайки фотоиндуцираната деградация и осигурявайки по-дълъг период на гаранция за мощност.

Съвместимост с ниски инвестиции в оборудване за надграждане: TOPCon е съвместим с производствени линии PERC и може да бъде надграждан на базата на линиите PERC. В сравнение с PERC, добавеното или заменено оборудване включва дифузия на бор за приготвяне на тунелен оксид и полисилициеви слоеве, като останалата част от процеса е в голяма степен съвместима с производствените линии PERC.

Приложения на TOPCon слънчевите модули

Висока ефективност за домашно и комерсиално използване: Подходящи за слънчеви системи на покриви или на земята, предоставящи чиста, възобновяема енергия за домове, бизнес сгради или промишлени съоръжения.

Соларни електроцентрали с голям мащаб: В големи соларни полета слънчевите панели TOPCon, благодарение на високата си ефективност, могат да генерират повече енергия на ограничено пространство, което ги прави идеални за приложения за генериране на енергия на голяма скала, помагайки за намаляване на разходите на единица електроенергия.

Селскостопански приложения: Панелите TOPCon могат да захранват селскостопанска техника, като водни помпи и системи за оросяване, особено в отдалечени или извън мрежа райони, като служат за независимо енергийно решение, което помага на земеделците да увеличат селскостопанската продуктивност.

Станции за зареждане на електрически превозни средства: С нарастващата популярност на електрическите превозни средства, расте и търсенето на устойчиви енергийни решения. TOPCon слънчевите панели могат да осигурят чиста енергия за станции за зареждане на електрически превозни средства, насърчавайки развитието на зеления транспорт.

Фотоволтаично интегрирани в сгради (BIPV): Слънчевите панели, използващи технологията TOPCon, могат да бъдат интегрирани в дизайна на сгради, като част от строителните материали, не само предоставяйки енергия, но и подобрявайки естетиката на сградите.

Крайбрежни райони: Поради високата си издръжливост, слънчевите панели TOPCon са подходящи и за използване в крайбрежни или морски райони, където може да има по-високи нива на солена мъгла и влажност.

Бъдещи прогнози за развитието на TOPCon слънчевите модули

Очаква се TOPCon слънчевите клетки да изпитат значителен пазарен растеж между 2023 и 2030 година, благодарение на техните висока конверсионна ефективност и устойчива производителност. С развитието на технологията и увеличаването на производствения обем се очаква, че разходите ще намалят още повече, увеличавайки пазарния проникване на TOPCon модулите в големите фотоволтаични електроцентрали и комерсиални приложения. Политическата подкрепа и тенденциите за устойчиво развитие допълнително ускоряват приемането на TOPCon технологията. Очаква се глобалното търсене на TOPCon технология да продължи да нараства, като се увеличава необходимостта от чисти енергийни решения, особено в региони с обилно слънчево светлина. Това ще насърчи технологичната иновация и разширяването на пазара в сферата на фотоволтаичната индустрия.

Справка:

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/

TOPCon продуктите на Maysun Solar

Препоръчвам ви да прочетете за технологията TOPcon.