Hvað eru TOPCon sólarfrumur?
Framleiðendur photovoltaic (PV) eininga eru alltaf að reyna að finna nýja, fullkomnari valkosti til að auka skilvirkni sólarplötur. Hægt er að ná fram skilvirkni með nýstárlegri frumuframleiðslutækni og nú eru nokkrir sem keppa á sólarljósamarkaðnum.
Nýjasta einingaþróunin gerir ráð fyrir að markaðsvöxtur verði miðuð við HJT og TOPCon sólarsellur.
2022 skýrslan frá International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) sýnir nokkrar væntanlegar þróunir næstu 10 árin:
♦ PERC(Passivated Emitter Rear Contact) sólarsellutækni er í dag leiðandi á markaði með markaðshlutdeild um 75%. En spáin er sú að hlutur p-gerð mono-Si PERC frumna muni minnka í um 10% á næstu 10 árum.
♦ N-gerð TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) tækni mun ná markaðshlutdeild frá um það bil 10% árið 2022 upp í 60% árið 2033 og verða almenna kísilskúffugerðin. Því er spáð að mesta aukningin verði frá 2024.
♦ N-gerð HJT(Heterojunction sólarsellur) er gert ráð fyrir að aukast úr um 9% (2023) í yfir 25% hlutdeild á næstu tíu árum. Innleiðing HJT frumutækni á enn í erfiðleikum vegna hærri framleiðslukostnaðar fyrir sólarsellur og ósamrýmanlegrar framleiðslulínu við núverandi tækni. Ekki verður fjallað um þetta ferli í þessari grein.
P-gerð PERC vs N-gerð TopCon
PERC tækni er hagkvæm málamiðlun milli hagkvæmni og fjöldaframleiðslu. En að auka skilvirkni sólarplötur með þessari aðferð gerist á hægum hraða. Almennar P-gerð einingar í dag ná skilvirkni upp á um 21,4% sem mun aukast í 22,75% á næstu 10 árum.
N-gerð TOPCon sólarsellu sem sett er upp í PV einingu lítur út eins og PERC klefi. P-gerð og N-gerð sólarsellur eru báðar framleiddar úr sílikonskífu. Munurinn þar á milli liggur í því hvernig obláturnar eru dópaðar með efnum til að bæta raforkuframleiðslu.
Í hnotskurn eru P-gerð frumur dópaðar með bór, en N-gerð frumur eru dopaðar með fosfór. Tiltölulega brotnar fosfór minna niður en bór þegar það verður fyrir súrefni. Að auki bætir fosfórdópun fríum rafeindum við skífuna, sem eykur skilvirkni.
Svo, N-gerð byggðar einingar geta náð meiri skilvirkni. Hagkvæmni dagsins í dag, nálægt 22,5%, mun aukast allt að 24% eða svo á næstu 10 árum samkvæmt áætlunum.
Vandamálið við N-gerð framleiðsluferlið er að það er enn dýrara.
Kostir TOPCon tækni?
1- Framleiðsluferli
TOPCon einingar er hægt að framleiða með nánast sömu vélum og P-gerð einingar, sem þýðir að notkun TOPCon frumna krefst ekki mikillar fjárfestingar fyrir framleiðendur.
2- Meiri skilvirkni
Samkvæmt Fraunhofer ISE stofnuninni getur skilvirkni farið yfir 25%. Fræðileg hámarks skilvirkni PERC klefa er um 24%.
3- Minni niðurbrot
TOPCon einingar hafa lægri aflrýrnunarkraft á fyrsta ári og á þeim 30 árum sem PV spjöld eru notuð, samanborið við PERC spjöld.
4- Lægri hitastuðull
TOPCon frumur hafa betri viðnám gegn erfiðum veðuratburðum.
5- Tvíhliða hlutfall
Tvíhliða þátturinn fyrir PERC PV einingar hefur verið ákvarðaður að meðaltali vera um 70% samanborið við allt að 85% fyrir TOPCon spjöld. Þeir safna meiri orku frá bakhliðinni samanborið við PERC tvíhliða einingar, sem er hagstætt fyrir jarðveituverkefni. Fagurfræðilega geta þau líka verið meira aðlaðandi en PERC sólarplötur.
6- Lítil birta
TOPcon einingar hafa meiri skilvirkni í litlu ljósi, sem lengir raforkuvinnslutímabilið á daginn og bætir afköst uppsetningar með tímanum.
Ókostir TOPCon tækni?
Eitt helsta vandamál TOPCon frumna samanborið við PERC frumur er að þær þurfa meira magn af silfri (Ag) til framleiðslu.
Bæði TOPCon og PERC nota silfurpasta við framleiðslu. Hins vegar notar TOPCon silfurmauk á báðum hliðum frumanna. Þetta þýðir að kostnaður verður aldrei lægri en PERC.
Ný framleiðsluferli gæti verið árangursríkt til að draga úr nauðsynlegu magni af silfri, en samt skila svipaðri eða meiri skilvirkni. Minni kostnaður, á móti, mun leyfa þessari tækni að koma á markaðinn á sanngjörnu verði.
Það eru önnur tæknileg atriði sem nefnd eru annars staðar: bórútfelling, mismunandi kröfur um hrein herbergisaðstæður sem þarf að uppfylla og vanhæfni núverandi sértæka straumgjafa til að eiga við TOPCon að framan. Þessi mál falla utan gildissviðs þessarar greinar.
