Proces produkcyjny ogniw słonecznych N-TOPCon

Ogniwa słoneczne TOPCon wykorzystują ultracienką warstwę tlenku (1~2 nm) umożliwiającą efektywne tunelowanie nośników większościowych, co znacząco redukuje szybkość rekombinacji nośników mniejszościowych. Efektywnie zwiększa to napięcie otwartego obwodu oraz prąd zwarcia ogniwa, co z kolei zwiększa wydajność konwersji ogniwa. Strukturalnie, projekt przedniej części ogniw słonecznych TOPCon przypomina konwencjonalne ogniwa słoneczne typu N lub N-PERT. Kluczowa innowacja znajduje się w ich strukturze pasywowanego kontaktu z tyłu, która obejmuje ultracienką warstwę tlenku krzemu oraz warstwę domieszkowanego fosforem mikrokrystalicznego-amorficznego krzemu. Przez proces wyżarzania, właściwości pasywacji są aktywowane, a krystaliczność filmu krzemowego jest przekształcana z mieszanki mikrokrystaliczno-amorficznej do fazy polikrystalicznej, co dalej poprawia wydajność ogniwa. Podczas wyżarzania w temperaturze 850°C, ogniwa wykazują doskonałe efekty pasywacji, z napięciem obwodu otwartego przekraczającym 710 mV i szybkością rekombinacji elektronów spadającą do 9-13 fA/cm², znacząco zwiększając wydajność ogniwa.

Proces produkcyjny ogniw słonecznych TOPCon maksymalizuje wykorzystanie istniejących tradycyjnych metod produkcji dla ogniw typu P, wymagając jedynie dodania dyfuzji boru i urządzeń do depozycji cienkich filmów, bez konieczności otwierania i ustawiania od strony tylniej. Znacznie upraszcza to proces produkcji ogniw i redukuje trudności produkcji masowej. Proces produkcyjny ogniw TOPCon obejmuje:

1.Teksturowanie (Tekstura): Wykorzystanie metod fizycznych lub chemicznych do teksturyzacji powierzchni krzemowego wafera, zwiększając absorpcję światła.

2.Dyfuzja Boru (Dyfuzja LP-BBr₃): Użycie gazu bromku boru pod niskim ciśnieniem dla dyfuzji boru typu P, aby utworzyć strefę emitera.

3.Laserowy Selektywny Emitter: Zastosowanie technologii laserowej do obróbki powierzchni krzemowego wafera, tworząc selektywne obszary emitera.

4.Chemiczna Izolacja Krawędzi: Usunięcie nadmiaru materiału na krawędziach krzemowego wafera za pomocą środków chemicznych, w celu zmniejszenia wad powierzchni.

5.Oksydacja TOPCon: Wzrost warstwy tlenku na powierzchni krzemowego wafera dla pasywacji powierzchni i redukcji rekombinacji par elektron-dziura.

6.TOPCon PECVD: Depozycja warstwy tlenku tunelowego i warstwy polikrystalicznego krzemu za pomocą technologii PECVD w celu utworzenia pasywowanych kontaktów.

7.Wysokotemperaturowe Wyżarzanie TOPCon (TOPCon: Wyżarzanie High-T): Aktywacja warstwy tlenku tunelowego i warstwy polikrystalicznego krzemu przez obróbkę termiczną w wysokiej temperaturze w celu zwiększenia wydajności ogniwa.

8.Depozycja Aluminy (Al₂O₃ z przodu): Osadzanie warstwy aluminy na przedniej stronie wafera w celu dalszej poprawy pasywacji powierzchni.

9.Depozycja Azotku Krzemu (PECVD SiNx z przodu i tyłu): Osadzanie warstw azotku krzemu na przedniej i tylnej stronie wafera dla pasywacji i antyrefleksji.

10.Drukowanie: Wykorzystanie technologii sitodruku do drukowania metalowych elektrod na krzemowym waferze.

11.Wypalanie: Połączenie metalowych elektrod z krzemowym waferem poprzez spiekanie w wysokiej temperaturze w celu utworzenia połączeń elektrycznych.

12.Testowanie i Sortowanie: Testowanie gotowych ogniw pod kątem wydajności i sortowanie według efektywności.

Ten proces maksymalizuje wykorzystanie istniejących tradycyjnych metod produkcji dla ogniw typu P, wymagając tylko dodania dyfuzji boru i sprzętu do depozycji cienkich filmów, co upraszcza proces produkcji ogniw i zmniejsza trudności produkcji masowej. Technologia TOPCon jest wysoce kompatybilna z liniami produkcyjnymi PERC, dodając procesy dyfuzji boru i warstwy tunelowej + warstwy p-Poly, podczas gdy inne kroki zasadniczo kontynuują te z linii produkcyjnych PERC.

Porównanie technologii N-TOPCon i PERC

Zalety technologii TOPCon

Wysoka wydajność konwersji: Ogniwa TOPCon wyróżniają się wysoką wydajnością konwersji. Wydajność produkcji masowej ogniw TOPCon może obecnie osiągnąć 24,5%-25%, co jest wyższe niż obecna średnia wydajność konwersji produkcji masowej ogniw PERC, która wynosi 23,2%. Z teoretycznym limitem wydajności konwersji powyżej 24,5%, sugeruje to, że ogniwa TOPCon mają większy potencjał do poprawy.

Zwiększona ogólna produkcja energii: W porównaniu do ogniw PERC, ogniwa TOPCon mają wyższy współczynnik bifacjalności, co może zwiększyć ogólną produkcję energii. Współczynnik bifacjalności paneli słonecznych TOPCon może osiągnąć do 85%, co jest znacznie wyższe niż 70% w przypadku komponentów PERC. Oznacza to, że zysk mocy może wzrosnąć o do 2%.

Przedłużony okres gwarancji na moc: Podłoże krzemowe ogniw typu N jest domieszkowane fosforem, co zapobiega utracie zdolności do chwytania elektronów spowodowanej przez pary boron-tlen, niemal eliminując degradację indukowaną światłem i zapewniając dłuższy okres gwarancji na moc.

Kompatybilność z uaktualnieniem przy niskim nakładzie na sprzęt: TOPCon jest kompatybilne z liniami produkcyjnymi PERC i może być uaktualniane na podstawie linii PERC. W porównaniu z PERC, dodany lub zastąpiony sprzęt obejmuje dyfuzję boru do przygotowania warstwy tlenku tunelowego i warstw polikrzemowych, przy czym reszta procesu jest w dużej mierze kompatybilna z liniami produkcyjnymi PERC.

Zastosowania modułów słonecznych TOPCon

Wysoka efektywność dla użytku mieszkalnego i komercyjnego: Nadają się do systemów solarnych montowanych na dachach lub na gruncie, dostarczając czystą, odnawialną energię dla domów, firm lub obiektów przemysłowych.

Elektrownie słoneczne wielkoskalowe: W dużych polach fotowoltaicznych, panele słoneczne TOPCon dzięki swojej wysokiej efektywności mogą generować więcej energii na ograniczonej przestrzeni, co czyni je idealnymi do zastosowań w produkcji energii na dużą skalę, pomagając obniżyć koszt jednostkowy energii elektrycznej.

Zastosowania rolnicze: Panele TOPCon mogą zasilać sprzęt rolniczy, takie jak pompy wodne i systemy nawadniające, szczególnie w odległych lub niepodłączonych do sieci obszarach, służąc jako niezależne rozwiązanie energetyczne, które pomaga rolnikom zwiększyć produktywność rolną.

Stacje ładowania pojazdów elektrycznych: Wraz ze wzrostem popularności pojazdów elektrycznych rośnie zapotrzebowanie na zrównoważone rozwiązania energetyczne. Panele słoneczne TOPCon mogą dostarczać czystą energię dla stacji ładowania pojazdów elektrycznych, promując rozwój zielonego transportu.

Fotowoltaika zintegrowana z budynkiem (BIPV): Panele słoneczne wykorzystujące technologię TOPCon mogą być zintegrowane z projektem budynków, służąc jako część materiałów budowlanych, nie tylko dostarczając energię, ale także zwiększając estetyczny urok budynków.

Obszary nadmorskie: Ze względu na swoją wysoką trwałość, panele słoneczne TOPCon nadają się również do użytku w obszarach przybrzeżnych lub morskich, gdzie może występować wyższy poziom mgły solnej i wilgotności.

Przewidywania dotyczące przyszłego rozwoju modułów słonecznych TOPCon

Oczekuje się, że ogniwa słoneczne TOPCon doświadczą znaczącego wzrostu na rynku między 2023 a 2030 rokiem, dzięki ich wysokiej wydajności konwersji i trwałej wydajności. W miarę dojrzewania technologii i zwiększania skali produkcji, przewiduje się dalsze obniżenie kosztów, co zwiększy penetrację rynkową modułów TOPCon w dużych elektrowniach fotowoltaicznych i aplikacjach komercyjnych. Wsparcie polityczne i trendy w zakresie zrównoważonego rozwoju dodatkowo przyspieszają przyjmowanie technologii TOPCon. Globalne zapotrzebowanie na technologię TOPCon ma rosnąć wraz ze wzrostem potrzeby na rozwiązania z czystą energią, szczególnie w regionach z obfitym nasłonecznieniem. Będzie to napędzać innowacje technologiczne i ekspansję rynkową w branży fotowoltaicznej.

Referencja:

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/

Produkty TOPCon firmy Maysun Solar