Vad är TOPCon-solceller?

Tillverkare av solcellsmoduler (PV) försöker alltid hitta nya, mer avancerade alternativ för att öka solpanelens effektivitet. Effektivitetsförbättringar kan uppnås genom innovativ celltillverkningsteknik, och nu finns det några som konkurrerar på solcellsmarknaden.

Den senaste modultrenden förväntar sig att marknadstillväxten kommer att vara centrerad på HJT och TOPCon solceller.

2022 års rapport från International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) visar några förväntade trender för de kommande 10 åren:

♦ PERC(Passivated Emitter Rear Contact) solcellsteknologi är för närvarande marknadsledare med en marknadsandel på cirka 75 %. Men prognosen är att andelen mono-Si PERC-celler av p-typ kommer att minska till cirka 10 % inom de närmaste 10 åren.

♦ N-typ TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) teknologi kommer att ta marknadsandelar från cirka 10 % 2022 upp till 60 % 2033, och blir den vanliga typen av kiselwafer. Det förutspås att den största ökningen kommer att ske från 2024.

♦ N-typ HJT(Heterojunction solceller) förväntas öka från cirka 9% (2023) till över 25% andel inom de närmaste tio åren. Implementeringen av HJT-cellteknik lider fortfarande av svårigheter på grund av de högre produktionskostnaderna för solceller och den inkompatibla produktionslinjen med nuvarande teknologier. Denna process kommer inte att behandlas i den här artikeln.

P-typ PERC vs N-typ TopCon

PERC-teknik är en kostnadseffektiv kompromiss mellan effektivitet och massproduktion. Men att öka solpanelens effektivitet med denna metod sker i långsam takt. Dagens vanliga P-moduler når effektivitetsvinster på cirka 21,4 % som kommer att öka till 22,75 % inom de närmaste 10 åren.

En TOPCon-solcell av N-typ installerad i en PV-modul ser identisk ut med en PERC-cell. Solceller av P-typ och N-typ är båda tillverkade av en kiselskiva. Skillnaden mellan dem ligger i hur waferna dopas med kemikalier för att förbättra elproduktionen.

I ett nötskal är celler av P-typ dopade med bor, medan celler av N-typ är dopade med fosfor. Jämförelsevis bryts fosfor ner mindre än bor när den utsätts för syre. Dessutom tillför fosfordopning fria elektroner till wafern, vilket ökar effektiviteten.

Så N-typ baserade moduler kan uppnå högre effektivitet. Dagens verkningsgrad på nära 22,5 % kommer att öka med upp till 24 % eller så inom de närmaste 10 åren enligt uppskattningar.

Problemet med tillverkningsprocessen av N-typ är att den fortfarande är dyrare.

Fördelar med TOPCon-teknik?

1- Tillverkningsprocess

TOPCon-moduler kan tillverkas med praktiskt taget samma maskiner som moduler av P-typ, vilket innebär att användningen av TOPCon-celler inte kräver höga kapitalinvesteringar för tillverkarna.

2- Högre effektivitet

Enligt Fraunhofer ISE-institutet kan effektiviteten gå över 25 %. PERC-cellens maximala teoretiska effektivitet är cirka 24 %.

3- Lägre nedbrytning

TOPCon-moduler har en lägre effektnedbrytande effekt under det första året och under de 30 åren av solpaneler, jämfört med PERC-paneler.

4- Lägre temperaturkoefficient

TOPCon-celler har bättre motståndskraft mot extrema väderscenarier.

5- Bifaciality rate

Bifacial faktorn för PERC PV-moduler har i genomsnitt bestämts till cirka 70 % jämfört med upp till 85 % för TOPCon-paneler. De samlar in mer energi från baksidan jämfört med PERC bifacial-moduler, vilket är fördelaktigt för markmonterade verktygsprojekt. Rent estetiskt kan de också vara mer attraktiva än PERC-solpaneler.

6- Prestanda i svagt ljus

TOPcon-moduler har en högre effektivitet i svagt ljus, vilket förlänger elproduktionsperioden under dagen och förbättrar installationens prestanda över tid.

Nackdelar med TOPCon-teknik?

En av de stora problemen med TOPCon-celler jämfört med PERC-celler är att de kräver en större mängd silver (Ag) för produktion.

Både TOPCon och PERC använder silverpasta under tillverkningen. TOPCon använder dock silverpasta på båda sidor av cellerna. Detta innebär att kostnaderna aldrig blir lägre än för PERC.

Nya tillverkningsprocesser kan vara effektiva för att minska den erforderliga mängden silver, samtidigt som de ger liknande eller högre effektivitet. Lägre kostnader kommer i gengäld att göra det möjligt för denna teknik att komma ut på marknaden till rimliga priser.

Det finns andra tekniska problem som nämns på annat håll: boravsättning, olika krav på renrumsförhållanden som måste uppfyllas och oförmågan hos den nuvarande selektiva sändaren att tillämpas på TOPCon-frontsändaren. Dessa frågor ligger utanför ramen för denna artikel.