Hvad er TOPCon-solceller?
Producenter af fotovoltaiske (PV) moduler forsøger altid at finde nye, mere avancerede alternativer for at øge solpanelets effektivitet. Effektivitetsforbedringer kan opnås ved hjælp af innovative celleproduktionsteknologier, og nu er der nogle få, der konkurrerer på solcellemarkedet.
Den seneste modultrend forventer, at markedsvæksten vil være centreret om HJT og TOPCon solceller.
2022-rapporten fra International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) viser nogle forventede tendenser for de næste 10 år:
♦ PERC(Passivated Emitter Rear Contact) solcelleteknologi er i øjeblikket markedsleder med en markedsandel på omkring 75%. Men prognosen er, at andelen af p-type mono-Si PERC-celler vil falde til omkring 10% inden for de næste 10 år.
♦ N-type TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) teknologi vil vinde markedsandele fra omkring 10 % i 2022 op til 60 % i 2033, og bliver den almindelige type siliciumwafer. Det er forudsagt, at den største stigning vil ske fra 2024.
♦ N-type HJT(Heterojunction solceller) forventes at stige fra omkring 9% (2023) til over 25% andel inden for de næste ti år. Implementeringen af HJT-celleteknologi lider stadig af vanskeligheder på grund af de højere produktionsomkostninger for solceller og den inkompatible produktionslinje med nuværende teknologier. Denne proces vil ikke blive dækket i denne artikel.
P-type PERC vs N-type TopCon
PERC-teknologi er et omkostningseffektivt kompromis mellem effektivitet og masseproduktion. Men at øge solpanelets effektivitet ved hjælp af denne metode sker i en langsom hastighed. Nutidens almindelige P-type moduler når effektivitetsgevinster på omkring 21,4 %, som vil stige til 22,75 % inden for de næste 10 år.
En N-type TOPCon-solcelle installeret i et PV-modul ser identisk ud med en PERC-celle. P-type og N-type solceller er begge lavet af en siliciumwafer. Forskellen mellem dem ligger i den måde, hvorpå waflerne er dopet med kemikalier for at forbedre elproduktionen.
I en nøddeskal er P-type celler dopet med bor, mens N-type celler er dopet med fosfor. Forholdsvis nedbrydes fosfor mindre end bor, når det udsættes for ilt. Derudover tilføjer fosfordoping frie elektroner til waferen, hvilket øger effektiviteten.
Så N-type baserede moduler kan opnå højere effektivitet. Dagens effektivitet på tæt på 22,5 % vil ifølge estimater stige op til 24 % eller deromkring inden for de næste 10 år.
Problemet med N-type fremstillingsprocessen er, at den stadig er dyrere.
Fordele ved TOPCon teknologi?
1- Fremstillingsproces
TOPCon-moduler kan fremstilles med praktisk talt de samme maskiner som P-type-moduler, hvilket betyder, at anvendelsen af TOPCon-celler ikke kræver store kapitalinvesteringer for producenterne.
2- Højere effektivitet
Ifølge Fraunhofer ISE-instituttet kan effektiviteten gå ud over 25 %. PERC-cellens maksimale teoretiske effektivitet er omkring 24%.
3- Lavere nedbrydning
TOPCon-moduler har en lavere effektnedbrydningseffekt i løbet af det 1. år og i løbet af de 30 års brug af PV-paneler sammenlignet med PERC-paneler.
4- Lavere temperaturkoefficient
TOPCon-celler har en bedre modstandsdygtighed over for ekstreme vejrscenarier.
5- Bifacialitet sats
Bifacial-faktoren for PERC PV-moduler er i gennemsnit blevet bestemt til at være omkring 70 % sammenlignet med op til 85 % for TOPCon-paneler. De samler mere energi fra bagsiden sammenlignet med PERC bifacial-moduler, hvilket er gunstigt til jordmonterede forsyningsprojekter. Æstetisk kan de også være mere attraktive end PERC-solpaneler.
6- Ydeevne i lavt lys
TOPcon-moduler har en højere effektivitet i svagt lys, hvilket forlænger elproduktionsperioden i løbet af dagen og forbedrer installationens ydeevne over tid.
Ulemper ved TOPCon teknologi?
Et af de største problemer med TOPCon-celler sammenlignet med PERC-celler er, at de kræver en større mængde sølv (Ag) til produktion.
Både TOPCon og PERC bruger sølvpasta under produktionen. TOPCon bruger dog sølvpasta på begge sider af cellerne. Det betyder, at omkostningerne aldrig bliver lavere end for PERC.
Nye fremstillingsprocesser kan være effektive til at reducere den nødvendige mængde sølv, mens de stadig leverer lignende eller højere effektivitet. Lavere omkostninger vil til gengæld gøre det muligt for denne teknologi at komme på markedet til rimelige priser.
Der er andre tekniske problemer nævnt andetsteds: boraflejring, forskellige krav til renrumsforhold, der skal opfyldes, og den nuværende selektive emitters manglende evne til at gælde for TOPCon frontemitteren. Disse spørgsmål ligger uden for denne artikels omfang.