Γνώσεις

Επισκόπηση της τεχνολογίας και των πλεονεκτημάτων των φωτοβολταϊκών μονάδων Topcon

Η τεχνολογία φωτοβολταϊκών μονάδων (PV) TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) αντιπροσωπεύει τις τελευταίες εξελίξεις στον κλάδο της ηλιακής ενέργειας για τη βελτίωση της απόδοσης των κυψελών και τη μείωση του κόστους. Ο πυρήνας της τεχνολογίας TOPCon βρίσκεται στη μοναδική της δομή επαφής παθητικοποίησης, η οποία μειώνει αποτελεσματικά τον ανασυνδυασμό του φορέα στην επιφάνεια του κυττάρου, ενισχύοντας έτσι την απόδοση μετατροπής του κυττάρου.

Τεχνικά Χαρακτηριστικά

1. Δομή Επαφής Παθητικοποίησης: Οι κυψέλες TOPCon προετοιμάζουν ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα οξειδίου πυριτίου (1-2 nm) στο πίσω μέρος του πλακιδίου πυριτίου, ακολουθούμενο από την εναπόθεση ενός στρώματος πολυκρυσταλλικού πυριτίου με πρόσμιξη. Αυτή η δομή όχι μόνο παρέχει εξαιρετική παθητικοποίηση της διεπαφής, αλλά σχηματίζει επίσης ένα επιλεκτικό κανάλι μεταφοράς φέροντος, επιτρέποντας στους φορείς της πλειοψηφίας (ηλεκτρόνια) να περάσουν ενώ εμποδίζει τους μειοψηφικούς φορείς (οπές) από τον ανασυνδυασμό, αυξάνοντας έτσι σημαντικά την τάση ανοιχτού κυκλώματος (Voc) και το γέμισμα της κυψέλης παράγοντας (FF).

2. Υψηλή απόδοση μετατροπής: Η θεωρητική μέγιστη απόδοση των κυττάρων TOPCon είναι τόσο υψηλή όσο 28.7%, σημαντικά υψηλότερη από το 24.5% των παραδοσιακών κυψελών PERC τύπου P. Σε πρακτικές εφαρμογές, η απόδοση μαζικής παραγωγής των κυψελών TOPCon έχει ξεπεράσει το 25%, με δυνατότητα περαιτέρω βελτίωσης.

3. Χαμηλή υποβάθμιση που προκαλείται από το φως (LID): Οι γκοφρέτες πυριτίου τύπου N έχουν χαμηλότερη υποβάθμιση που προκαλείται από το φως, πράγμα που σημαίνει ότι οι μονάδες TOPCon μπορούν να διατηρήσουν υψηλότερη αρχική απόδοση στην πραγματική χρήση, μειώνοντας την απώλεια απόδοσης μακροπρόθεσμα.

4. Βελτιστοποιημένος συντελεστής θερμοκρασίας: Ο συντελεστής θερμοκρασίας των μονάδων TOPCon είναι καλύτερος από αυτόν των μονάδων PERC, πράγμα που σημαίνει ότι σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, η απώλεια παραγωγής ενέργειας των μονάδων TOPCon είναι μικρότερη, ειδικά σε τροπικές και ερημικές περιοχές όπου αυτό το πλεονέκτημα είναι ιδιαίτερα εμφανές.

5. Συμβατότητα: Η τεχνολογία TOPCon μπορεί να είναι συμβατή με τις υπάρχουσες γραμμές παραγωγής PERC, απαιτώντας μόνο μερικές πρόσθετες συσκευές, όπως εξοπλισμό διάχυσης βορίου και εναπόθεσης λεπτής μεμβράνης, χωρίς να απαιτείται άνοιγμα και ευθυγράμμιση της πίσω πλευράς, απλοποιώντας τη διαδικασία παραγωγής.

Διαδικασία παραγωγής

Η διαδικασία παραγωγής των κυττάρων TOPCon περιλαμβάνει κυρίως τα ακόλουθα βήματα:

1. Παρασκευή γκοφρέτας πυριτίου: Πρώτον, οι γκοφρέτες πυριτίου τύπου Ν χρησιμοποιούνται ως υλικό βάσης για την κυψέλη. Οι γκοφρέτες τύπου Ν έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής μειοψηφίας και καλύτερη απόκριση σε αδύναμο φως.

2. Εναπόθεση στρώσης οξειδίου: Ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα οξειδίου πυριτίου εναποτίθεται στο πίσω μέρος της γκοφρέτας πυριτίου. Το πάχος αυτού του στρώματος πυριτίου οξειδίου είναι συνήθως μεταξύ 1-2 nm και είναι το κλειδί για την επίτευξη επαφής παθητικοποίησης.

3. Εναπόθεση πολυκρυσταλλικού πυριτίου με ντόπινγκ: Ένα πολυκρυσταλλικό στρώμα πυριτίου εναποτίθεται στο στρώμα οξειδίου. Αυτό το στρώμα πολυκρυσταλλικού πυριτίου μπορεί να επιτευχθεί μέσω της τεχνολογίας χημικής εναπόθεσης ατμών χαμηλής πίεσης (LPCVD) ή τεχνολογίας χημικής εναπόθεσης ατμών ενισχυμένης με πλάσμα (PECVD).

4. Θεραπεία ανόπτησης: Η επεξεργασία ανόπτησης σε υψηλή θερμοκρασία χρησιμοποιείται για την αλλαγή της κρυσταλλικότητας του στρώματος πολυκρυσταλλικού πυριτίου, ενεργοποιώντας έτσι την απόδοση παθητικοποίησης. Αυτό το βήμα είναι κρίσιμο για την επίτευξη χαμηλού ανασυνδυασμού διεπαφής και υψηλής απόδοσης κυψελών.

5. Μεταλλοποίηση: Μεταλλικές γραμμές πλέγματος και σημεία επαφής σχηματίζονται στο μπροστινό και στο πίσω μέρος της κυψέλης για τη συλλογή φορέων που δημιουργούνται από φωτογραφία. Η διαδικασία επιμετάλλωσης των στοιχείων TOPCon απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή για να αποφευχθεί η καταστροφή της δομής επαφής παθητικοποίησης.

6. Δοκιμή και ταξινόμηση: Μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής κυψελών, πραγματοποιούνται δοκιμές ηλεκτρικής απόδοσης για να διασφαλιστεί ότι οι κυψέλες πληρούν τα προκαθορισμένα πρότυπα απόδοσης. Στη συνέχεια, τα κελιά ταξινομούνται σύμφωνα με τις παραμέτρους απόδοσης για να καλύψουν τις ανάγκες διαφορετικών αγορών.

7. Συναρμολόγηση ενότητας: Οι κυψέλες συναρμολογούνται σε δομοστοιχεία, συνήθως εγκλεισμένα σε κάψουλα με υλικά όπως γυαλί, EVA (συμπολυμερές αιθυλενίου-οξικού βινυλίου) και οπίσθιο φύλλο για την προστασία των κυττάρων και την παροχή δομικής υποστήριξης.

Πλεονεκτήματα και προκλήσεις

Τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας TOPCon έγκεινται στην υψηλή απόδοση, το χαμηλό καπάκι και τον καλό συντελεστή θερμοκρασίας, τα οποία καθιστούν τις μονάδες TOPCon πιο αποτελεσματικές και έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής στις πραγματικές εφαρμογές. Ωστόσο, η τεχνολογία TOPCon αντιμετωπίζει επίσης προκλήσεις κόστους, ιδίως όσον αφορά την αρχική επένδυση εξοπλισμού και το κόστος παραγωγής. Με τις συνεχείς τεχνολογικές εξελίξεις και τη μείωση του κόστους, αναμένεται ότι το κόστος των κυψελών TOPCon θα μειωθεί σταδιακά, ενισχύοντας την ανταγωνιστικότητά τους στην αγορά των φωτοβολταϊκών.

Συνοψίζοντας, η τεχνολογία TOPCon είναι μια σημαντική κατεύθυνση για την ανάπτυξη της βιομηχανίας φωτοβολταϊκών. Βελτιώνει την απόδοση μετατροπής των ηλιακών κυψελών μέσω της τεχνολογικής καινοτομίας, διατηρώντας παράλληλα τη συμβατότητα με τις υπάρχουσες γραμμές παραγωγής, παρέχοντας ισχυρή τεχνική υποστήριξη για τη βιώσιμη ανάπτυξη της βιομηχανίας φωτοβολταϊκών. Με συνεχή τεχνολογική πρόοδο και μείωση κόστους, οι φωτοβολταϊκές μονάδες TOPCon αναμένεται να κυριαρχήσουν στην αγορά φωτοβολταϊκών στο μέλλον.