سلول های خورشیدی TOPCon چیست؟

سازندگان ماژول‌های فتوولتائیک (PV) همیشه در تلاش هستند تا جایگزین‌های جدید و پیشرفته‌تری برای افزایش راندمان پنل‌های خورشیدی بیابند. بهبود کارایی را می توان با فناوری های نوآورانه تولید سلول به دست آورد، و اکنون، تعداد کمی در بازار PV خورشیدی با هم رقابت می کنند.

آخرین روند ماژول انتظار دارد که رشد بازار بر روی سلول های خورشیدی HJT و TOPCon متمرکز شود.

گزارش 2022 از نقشه راه فناوری بین المللی برای فتوولتائیک (ITRPV) برخی از روندهای مورد انتظار برای 10 سال آینده را نشان می دهد:

♦ پرکفناوری سلول خورشیدی (Passivated Emitter Rear Contact) در حال حاضر با سهم بازار حدود 75 درصد پیشرو بازار است. اما پیش‌بینی می‌شود که سهم سلول‌های mono-Si PERC نوع p در 10 سال آینده به حدود 10 درصد کاهش یابد.

♦ TOPCon نوع Nفناوری (Tunnel Oxide Passivated Contact) سهم بازار را از حدود 10 درصد در سال 2022 تا 60 درصد در سال 2033 به دست خواهد آورد و به نوع اصلی ویفر سیلیکونی تبدیل خواهد شد. پیش بینی می شود که بیشترین افزایش از سال 2024 اتفاق بیفتد.

♦ HJT نوع Nانتظار می رود (سلول های خورشیدی ناهمگون) از حدود 9 درصد (2023) به بیش از 25 درصد در ده سال آینده افزایش یابد. اجرای فناوری سلول های HJT به دلیل هزینه های بالاتر تولید سلول های خورشیدی و خط تولید ناسازگار با فناوری های فعلی هنوز با مشکلاتی مواجه است. این فرآیند در این مقاله پوشش داده نخواهد شد.

PERC نوع P در مقابل TopCon نوع N

فناوری PERC یک مصالحه مقرون به صرفه بین بهره وری و تولید انبوه است. اما افزایش راندمان پنل های خورشیدی با استفاده از این روش با سرعت پایینی اتفاق می افتد. ماژول های اصلی نوع P امروزی به بازدهی حدود 21.4 درصد می رسند که در 10 سال آینده به 22.75 درصد افزایش می یابد.

یک سلول خورشیدی TOPCon نوع N که در یک ماژول PV نصب شده است، شبیه سلول PERC است. سلول های خورشیدی نوع P و نوع N هر دو از ویفر سیلیکونی ساخته شده اند. تفاوت بین آنها در نحوه دوپ شدن ویفرها با مواد شیمیایی برای بهبود تولید برق است.

به طور خلاصه، سلول های نوع P با بور و سلول های نوع N با فسفر دوپ شده اند. در مقایسه، فسفر زمانی که در معرض اکسیژن قرار می گیرد کمتر از بور تجزیه می شود. علاوه بر این، دوپینگ فسفر، الکترون های آزاد را به ویفر اضافه می کند که باعث افزایش کارایی می شود.

بنابراین، ماژول‌های مبتنی بر نوع N می‌توانند کارایی بالاتری داشته باشند. بازده امروزی نزدیک به 22.5 درصد طبق برآوردها تا 24 درصد یا بیشتر در 10 سال آینده افزایش خواهد یافت.

مشکل فرآیند تولید نوع N این است که هنوز گرانتر است.

مزایای فناوری TOPCon؟

1- فرآیند تولید

ماژول‌های TOPCon را می‌توان با ماشین‌هایی مشابه با ماژول‌های نوع P تولید کرد، به این معنی که استفاده از سلول‌های TOPCon نیازی به سرمایه‌گذاری بالایی برای تولیدکنندگان ندارد.

2- راندمان بالاتر

با توجه به موسسه Fraunhofer ISE، راندمان می تواند بیش از 25٪ باشد. حداکثر بازده نظری سلول PERC حدود 24 درصد است.

3- تخریب کمتر

ماژول‌های TOPCon در سال اول و در طول 30 سال استفاده از پانل‌های PV در مقایسه با پانل‌های PERC، قدرت تخریب کمتری دارند.

4- ضریب دمای پایین تر

سلول های TOPCon مقاومت بهتری در برابر شرایط آب و هوایی شدید دارند.

5- نرخ دووجهی

ضریب دو وجهی برای ماژول های PV PERC به طور متوسط ​​حدود 70٪ در مقایسه با 85٪ برای پانل های TOPCon تعیین شده است. آنها در مقایسه با ماژول‌های دو وجهی PERC، انرژی بیشتری را از سمت عقب جمع‌آوری می‌کنند که برای پروژه‌های برقی زمینی مطلوب است. از نظر زیبایی، می توانند جذاب تر از پنل های خورشیدی PERC نیز باشند.

6- عملکرد در نور کم

ماژول های TOPcon در شرایط نور کم راندمان بالاتری دارند که دوره تولید برق را در طول روز افزایش می دهد و عملکرد نصب را در طول زمان بهبود می بخشد.

معایب فناوری TOPCon؟

یکی از مسائل مهم سلول‌های TOPCon در مقایسه با سلول‌های PERC این است که برای تولید به مقدار بیشتری نقره (Ag) نیاز دارند.

هم TOPCon و هم PERC در طول تولید از خمیر نقره استفاده می کنند. با این حال، TOPCon از خمیر نقره در دو طرف سلول ها استفاده می کند. این بدان معنی است که هزینه ها هرگز کمتر از PERC نخواهد بود.

فرآیندهای تولید جدید ممکن است در کاهش مقدار مورد نیاز نقره موثر باشد، در حالی که همچنان کارایی مشابه یا بالاتری را ارائه می دهد. هزینه های کمتر، در عوض، به این فناوری اجازه می دهد تا با قیمت های مناسب وارد بازار شود.

مسائل فنی دیگری نیز وجود دارد که در جاهای دیگر ذکر شده است: رسوب بور، الزامات مختلف برای شرایط اتاق تمیز که باید رعایت شوند، و ناتوانی قطره چکان انتخابی فعلی برای اعمال بر روی قطره چکان TOPCon. این مسائل از حوصله این مقاله خارج است.