دانش ها

مروری بر فناوری و مزایای ماژول فتوولتائیک Topcon

فن آوری ماژول فتوولتائیک (PV) TOPCon (تماس غیرفعال شده اکسید تونل) نشان دهنده آخرین پیشرفت ها در صنعت خورشیدی برای بهبود کارایی سلول و کاهش هزینه ها است. هسته فناوری TOPCon در ساختار تماس غیرفعال منحصر به فرد آن نهفته است، که به طور موثری نوترکیب حامل در سطح سلول را کاهش می دهد و در نتیجه کارایی تبدیل سلول را افزایش می دهد.

نکات مهم فنی

1. ساختار تماس غیرفعال سازیسلول‌های TOPCon یک لایه سیلیکونی اکسید فوق‌العاده نازک (1-2 نانومتر) در پشت ویفر سیلیکونی آماده می‌کنند و به دنبال آن یک لایه سیلیکونی پلی کریستالی دوپ شده رسوب می‌کند. این ساختار نه تنها غیرفعال سازی رابط عالی را فراهم می کند، بلکه یک کانال انتقال حامل انتخابی را تشکیل می دهد که به حامل های اکثریت (الکترون ها) اجازه عبور می دهد در حالی که از ترکیب مجدد حامل های اقلیت (حفره ها) جلوگیری می کند، بنابراین ولتاژ مدار باز سلول (Voc) و پر شدن را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. فاکتور (FF).

2. راندمان تبدیل بالاحداکثر بازده نظری سلول‌های TOPCon به 28.7 درصد می‌رسد که به طور قابل‌توجهی بیشتر از 24.5 درصد سلول‌های PERC نوع P سنتی است. در کاربردهای عملی، راندمان تولید انبوه سلول‌های TOPCon از 25% فراتر رفته است و پتانسیل بهبود بیشتر را دارد.

3. تخریب ناشی از نور کم (LID): ویفرهای سیلیکونی نوع N تخریب ناشی از نور کمتری دارند، به این معنی که ماژول‌های TOPCon می‌توانند عملکرد اولیه بالاتری را در استفاده واقعی حفظ کنند و از دست دادن عملکرد در طولانی مدت را کاهش دهند.

4. ضریب دمایی بهینه شده: ضریب دمایی ماژول‌های TOPCon بهتر از ماژول‌های PERC است، به این معنی که در محیط‌های با دمای بالا تلفات تولید برق ماژول‌های TOPCon کمتر است، مخصوصاً در مناطق گرمسیری و بیابانی که این مزیت به‌ویژه مشهود است.

5. سازگاری: فناوری TOPCon می تواند با خطوط تولید PERC موجود سازگار باشد و تنها به چند دستگاه اضافی مانند تجهیزات پخش بور و لایه نازک بدون نیاز به باز کردن و تراز کردن قسمت پشتی نیاز دارد و فرآیند تولید را ساده می کند.

فرایند تولید

فرآیند تولید سلول های TOPCon عمدتاً شامل مراحل زیر است:

1. تهیه ویفر سیلیکونی: ابتدا از ویفرهای سیلیکونی نوع N به عنوان ماده پایه برای سلول استفاده می شود. ویفرهای نوع N دارای طول عمر حامل اقلیت بالاتر و پاسخ نور ضعیف بهتری هستند.

2. رسوب لایه اکسیدی: یک لایه سیلیکونی اکسیدی بسیار نازک در پشت ویفر سیلیکونی قرار گرفته است. ضخامت این لایه سیلیکونی اکسیدی معمولاً بین 1-2 نانومتر است و کلید دستیابی به تماس غیرفعال است.

3. رسوب سیلیکون پلی کریستالی دوپ شده: یک لایه سیلیکونی پلی کریستالی دوپ شده روی لایه اکسیدی رسوب می کند. این لایه سیلیکونی پلی کریستالی را می توان از طریق فن آوری رسوب بخار شیمیایی کم فشار (LPCVD) یا رسوب بخار شیمیایی افزایش یافته با پلاسما (PECVD) به دست آورد.

4. درمان آنیلینگ: درمان بازپخت در دمای بالا برای تغییر کریستالینی لایه سیلیکون پلی کریستالی استفاده می شود و در نتیجه عملکرد غیرفعال سازی را فعال می کند. این مرحله برای دستیابی به نوترکیب رابط کم و راندمان سلولی بالا بسیار مهم است.

5. متالیزاسیون: خطوط شبکه فلزی و نقاط تماس در جلو و پشت سلول برای جمع آوری حامل های تولید شده از عکس تشکیل شده است. فرآیند متالیزاسیون سلول های TOPCon به توجه ویژه ای برای جلوگیری از آسیب رساندن به ساختار تماس غیرفعال نیاز دارد.

6. تست و مرتب سازی: پس از تکمیل ساخت سلول، تست های عملکرد الکتریکی انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که سلول ها با استانداردهای عملکرد از پیش تعیین شده مطابقت دارند. سپس سلول ها بر اساس پارامترهای عملکرد مرتب می شوند تا نیازهای بازارهای مختلف را برآورده کنند.

7. مونتاژ ماژول: سلول‌ها در ماژول‌هایی مونتاژ می‌شوند که معمولاً با موادی مانند شیشه، EVA (کوپلیمر اتیلن وینیل استات) و ورقه‌های پشتی محصور می‌شوند تا از سلول‌ها محافظت کرده و پشتیبانی ساختاری را فراهم کنند.

مزایا و چالش ها

مزایای فناوری TOPCon در راندمان بالا، درب پایین و ضریب دمای خوب آن نهفته است که همه این موارد باعث کارآمدتر شدن ماژول های TOPCon و طول عمر طولانی تری در کاربردهای واقعی می شود. با این حال، فناوری TOPCon با چالش های هزینه ای نیز مواجه است، به ویژه از نظر سرمایه گذاری تجهیزات اولیه و هزینه های تولید. با پیشرفت های مداوم تکنولوژیکی و کاهش هزینه ها، انتظار می رود که هزینه سلول های TOPCon به تدریج کاهش یابد و رقابت آن ها در بازار فتوولتائیک افزایش یابد.

به طور خلاصه، فناوری TOPCon یک جهت مهم برای توسعه صنعت فتوولتائیک است. راندمان تبدیل سلول های خورشیدی را از طریق نوآوری های تکنولوژیکی بهبود می بخشد و در عین حال سازگاری با خطوط تولید موجود را حفظ می کند و پشتیبانی فنی قوی برای توسعه پایدار صنعت فتوولتائیک ارائه می دهد. با پیشرفت مداوم فناوری و کاهش هزینه، انتظار می رود که ماژول های فتوولتائیک TOPCon در آینده بر بازار فتوولتائیک تسلط پیدا کنند.