Солнечные элементы TOPCon: новая технология фотоэлектрических модулей в солнечной промышленности

Технология солнечных элементов, используемая для производства фотоэлектрических (PV) модулей, постоянно развивается по мере разработки новых, более совершенных и более эффективных технологий.Технология солнечных элементов с туннельными оксидными пассивированными контактами (TOPCon)Это новая разработка, способная заменить солнечные панели с пассивным излучателем и задним контактом (PERC) и высокоэффективные солнечные панели с пассивным излучателем и задним полным рассеянием (PERT).

Солнечные элементы TOPConпредставляют собой модернизированную и более эффективную технологию по сравнению сСолнечные элементы PERC/PERT, имеющие очень похожую структуру.

В этой статье мы объясним важные детали этой технологии, начиная с основ, структуры и производства, сравнения с другими популярными технологиями в солнечной промышленности, преимуществ и недостатков и многого другого.

Оглавление

Технология солнечных батарей TOPCon — это одна из последних тенденций в солнечной промышленности, разработанная как обновленная и более совершенная версия технологии PERC/PERT. Одним из основных преимуществ солнечных элементов TOPCon является то, чтоструктура лишь немного отличается от солнечных элементов PERC/PERT.Это означает, что производители могут использовать практически одну и ту же производственную линию с некоторыми улучшениями для производства солнечных элементов TOPCon.

Технология солнечных батарей TOPCon была впервые представлена ​​в качестве концепции в 2014 году немецким исследовательским институтом фотоэлектрических систем Fraunhofer ISE. Проект по разработке этой технологии осуществлялся с 2013 по 2016 год, но только в 2019 году такие компании, как Trina Solar, начали масштабировать ее производство. Поскольку технология солнечных элементов TOPCon оказалась успешной модернизацией солнечных элементов PERC, ею заинтересовались многие другие компании, включая LONGi Solar, Suntech, Canadian Solar и многие другие.

Основным недостатком этой новой технологии по сравнению с PERC/PERT является то, что для производства солнечных элементов TOPCon требуется большее количество серебра (Ag). Это увеличение серебра приводит к более высокой цене производства; однако новые разработки могут оказаться успешными в снижении необходимого количества серебра, сохраняя при этом аналогичную или даже более высокую эффективность и снижая производственные затраты.

Технология солнечных элементов TOPCon имеет структуру и процесс производства, аналогичные солнечным элементам PERC, но включает лишь несколько дополнительных этапов. В этом разделе мы объясним, как оба они работают:

Солнечные элементы TOPCon могут быть изготовлены как солнечные элементы n-типа или p-типа, но вариант n-типа оказался более эффективным и устойчивым к загрязнениям. Поскольку солнечные элементы TOPCon представляют собой модернизацию солнечных элементов PERC/PERT, важно понимать структуру этой новой технологии.

Солнечные элементы PERT производятся с объемным слоем кристаллического кремния (c-Si) n-типа из-за более высокого качества его поверхности и соединяются со слоем эмиттера p+ для создания pn-перехода. Слой эмиттера покрыт пассивирующим слоем оксида алюминия (Al2O3) и покрыт покрытием из нитрида кремния (SiNx) для придания ему антиотражающих свойств. Солнечные элементы PERC заменяют слой поглотителя объемным слоем p-типа и эмиттером n+ для pn-перехода.

Нижняя часть объемной области легируется фосфором для создания поля на задней поверхности, а затем покрывается SiNx, как и верхняя часть ячейки. Как верхняя, так и нижняя часть солнечного элемента оснащены серебряными (Ag) или алюминиевыми (Al) контактами для замыкания цепи, когда элемент подключается к нагрузке или другим элементам во время производства солнечной панели PERC/PERT.

Структура солнечных элементов PERC/PERT оказалась весьма эффективной с тех пор, как она была представлена ​​на рынке и использована для производства фотоэлектрических модулей, но исследователи нашли способы ее улучшить и поэтому создали солнечный элемент TOPCon.

Структура солнечного элемента TOPCon аналогична базовой структуре солнечного элемента PERT, новключает ультратонкий слой диоксида кремния (SiO2), работающий как туннельный оксидный слой и заменяющий задний поверхностный полевой слой со слоем легированного фосфором поликристаллического кремния (n+ Poly-Si). Эти модификации повысили эффективность за счет уменьшения процесса рекомбинации благодаря пассивации в добавленных слоях.