Kas yra TOPCon saulės elementai?

Fotovoltinių (PV) modulių gamintojai visada stengiasi rasti naujų, pažangesnių alternatyvų saulės kolektorių efektyvumui padidinti. Efektyvumą galima pagerinti naudojant naujoviškas elementų gamybos technologijas, o dabar saulės energijos rinkoje konkuruoja keletas.

Naujausia modulio tendencija tikisi, kad rinkos augimas bus sutelktas į HJT ir TOPCon saulės elementus.

2022 m. Tarptautinio fotoelektros technologijų veiksmų plano (ITRPV) ataskaitoje pateikiamos kai kurios numatomos ateinančių 10 metų tendencijos:

♦ PERC(Passiveed Emitter Rear Contact) saulės elementų technologija šiuo metu yra rinkos lyderė, užimanti apie 75 % rinkos. Tačiau prognozuojama, kad per ateinančius 10 metų p tipo mono-Si PERC ląstelių dalis sumažės iki maždaug 10%.

♦ N tipo TOPCon(Tunnel Oxide Passive Contact Contact) technologija padidins rinkos dalį nuo maždaug 10 % 2022 m. iki 60 % 2033 m. ir taps pagrindine silicio plokštelių rūšimi. Prognozuojama, kad didžiausias padidėjimas įvyks nuo 2024 m.

♦ N tipo HJTTikimasi, kad per ateinančius dešimt metų jų dalis išaugs nuo maždaug 9 % (2023 m.) iki daugiau nei 25 %. HJT elementų technologijos diegimas vis dar patiria sunkumų dėl didesnių saulės elementų gamybos sąnaudų ir nesuderinamos su dabartinėmis technologijomis gamybos linijos. Šis procesas šiame straipsnyje nebus aprašytas.

P tipo PERC prieš N tipo TopCon

PERC technologija yra ekonomiškas kompromisas tarp efektyvumo ir masinės gamybos. Tačiau naudojant šį metodą saulės baterijų efektyvumas didėja lėtai. Šiuolaikiniai pagrindiniai P tipo moduliai pasiekia maždaug 21,4 % efektyvumą, kuris per ateinančius 10 metų padidės iki 22,75 %.

N tipo TOPCon saulės elementas, sumontuotas PV modulyje, atrodo identiškai PERC elementui. P tipo ir N tipo saulės elementai yra pagaminti iš silicio plokštelės. Skirtumas tarp jų yra tai, kaip plokštelės yra legiruojamos cheminėmis medžiagomis, siekiant pagerinti elektros gamybą.

Trumpai tariant, P tipo ląstelės yra legiruotos boru, o N tipo ląstelės yra legiruotos fosforu. Palyginti, fosforas, veikiamas deguonies, skaidosi mažiau nei boras. Be to, fosforo dopingas prideda laisvųjų elektronų į plokštelę, o tai padidina efektyvumą.

Taigi, N tipo moduliai gali pasiekti didesnį efektyvumą. Remiantis skaičiavimais, šiandieninis beveik 22,5 % efektyvumas per ateinančius 10 metų padidės maždaug 24 %.

N tipo gamybos proceso problema yra ta, kad jis vis dar yra brangesnis.

TOPCon technologijos pranašumai?

1- Gamybos procesas

TOPCon moduliai gali būti gaminami praktiškai tomis pačiomis staklėmis kaip ir P tipo moduliai, o tai reiškia, kad TOPCon elementų panaudojimas gamintojams nereikalauja didelių kapitalo investicijų.

2- Didesnis efektyvumas

Pasak Fraunhofer ISE instituto, efektyvumas gali viršyti 25%. PERC elementų maksimalus teorinis efektyvumas yra apie 24%.

3- Mažesnis degradavimas

TOPCon moduliai turi mažesnę galią per pirmuosius metus ir per 30 PV plokščių naudojimo metų, palyginti su PERC plokštėmis.

4- Žemesnis temperatūros koeficientas

TOPCon ląstelės geriau atsparios ekstremalioms oro sąlygoms.

5- Bifacialumo rodiklis

Nustatyta, kad PERC PV modulių dvipusis koeficientas yra vidutiniškai apie 70%, palyginti su iki 85% TOPCon plokščių. Jie surenka daugiau energijos iš galinės pusės, palyginti su PERC dvipusiais moduliais, o tai yra palanku antžeminiams komunaliniams projektams. Estetiškai jie taip pat gali būti patrauklesni nei PERC saulės baterijos.

6- Veikimas esant prastam apšvietimui

TOPcon moduliai pasižymi didesniu efektyvumu esant prastam apšvietimui, o tai prailgina elektros energijos gamybos laikotarpį per dieną ir laikui bėgant pagerina įrenginio veikimą.

TOPCon technologijos trūkumai?

Viena iš pagrindinių TOPCon elementų problemų, palyginti su PERC ląstelėmis, yra ta, kad jų gamybai reikia didesnio sidabro (Ag) kiekio.

Tiek TOPCon, tiek PERC gamybos metu naudoja sidabro pastą. Tačiau TOPCon naudoja sidabro pastą abiejose ląstelių pusėse. Tai reiškia, kad išlaidos niekada nebus mažesnės nei PERC.

Nauji gamybos procesai gali būti veiksmingi mažinant reikiamą sidabro kiekį, tuo pačiu užtikrinant panašų ar didesnį efektyvumą. Mažesnės sąnaudos leis šiai technologijai patekti į rinką priimtinomis kainomis.

Yra ir kitų techninių problemų, paminėtų kitur: boro nusodinimas, skirtingi švarių patalpų sąlygų reikalavimai, kurių turi būti laikomasi, ir dabartinio selektyvaus emiterio nesugebėjimas pritaikyti priekiniam TOPCon emiteriui. Šie klausimai nepatenka į šio straipsnio taikymo sritį.