Ce sunt celulele solare TOPCon?
Producătorii de module fotovoltaice (PV) încearcă mereu să găsească alternative noi, mai avansate, pentru a crește eficiența panourilor solare. Îmbunătățirile eficienței pot fi obținute prin tehnologii inovatoare de fabricare a celulelor, iar acum, există câțiva care concurează pe piața fotovoltaică solară.
Cea mai recentă tendință de modul se așteaptă ca creșterea pieței să fie centrată pe celulele solare HJT și TOPCon.
Raportul din 2022 de la International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) arată câteva tendințe așteptate pentru următorii 10 ani:
♦ PERCTehnologia celulelor solare (Contact spate cu emițător pasivat) este în prezent lider de piață, cu o cotă de piață de aproximativ 75%. Dar prognoza este că ponderea celulelor PERC mono-Si de tip p va scădea la aproximativ 10% în următorii 10 ani.
♦ TOPCon tip NTehnologia (Tunnel Oxide Passivated Contact) va câștiga cotă de piață de la aproximativ 10% în 2022 până la 60% în 2033, devenind tipul principal de placă de siliciu. Se preconizează că cea mai mare creștere va avea loc din 2024.
♦ HJT de tip N(Celule solare cu heterojoncție) este de așteptat să crească de la aproximativ 9% (2023) la peste 25% pondere în următorii zece ani. Implementarea tehnologiei celulelor HJT suferă în continuare dificultăți din cauza costurilor de producție mai mari pentru celulele solare și a liniei de producție incompatibile cu tehnologiile actuale. Acest proces nu va fi tratat în acest articol.
PERC de tip P vs TopCon de tip N
Tehnologia PERC este un compromis rentabil între eficiență și producția de masă. Dar creșterea eficienței panourilor solare folosind această metodă are loc într-un ritm lent. Modulele principale de tip P de astăzi ating eficiențe de aproximativ 21,4%, care vor crește la 22,75% în următorii 10 ani.
O celulă solară TOPCon de tip N instalată într-un modul PV arată identică cu o celulă PERC. Celulele solare de tip P și de tip N sunt ambele realizate dintr-o placă de siliciu. Diferența dintre ele constă în modul în care napolitanele sunt dopate cu substanțe chimice pentru a îmbunătăți producția de energie electrică.
Pe scurt, celulele de tip P sunt dopate cu bor, în timp ce celulele de tip N sunt dopate cu fosfor. Comparativ, fosforul se degradează mai puțin decât borul atunci când este expus la oxigen. În plus, dopajul cu fosfor adaugă electroni liberi la napolitană, ceea ce crește eficiența.
Deci, modulele de tip N pot obține eficiențe mai mari. Eficiența de astăzi de aproape 22,5% va crește până la 24% sau cam așa ceva în următorii 10 ani, conform estimărilor.
Problema cu procesul de fabricație de tip N este că este încă mai scump.
Avantajele tehnologiei TOPCon?
1- Proces de fabricație
Modulele TOPCon pot fi fabricate practic cu aceleași mașini ca și modulele de tip P, ceea ce înseamnă că utilizarea celulelor TOPCon nu necesită investiții mari de capital pentru producători.
2- Eficiență mai mare
Potrivit institutului Fraunhofer ISE, eficiența poate depăși 25%. Eficiența teoretică maximă a celulei PERC este de aproximativ 24%.
3- Degradare mai scăzută
Modulele TOPCon au o putere mai mică de degradare a puterii în primul an și în cei 30 de ani de utilizare a panourilor fotovoltaice, comparativ cu panourile PERC.
4- Coeficient de temperatură mai scăzut
Celulele TOPCon au o rezistență mai bună la scenarii meteorologice extreme.
5- Rata de bifacialitate
Factorul bifacial pentru modulele PERC PV a fost determinat, în medie, la aproximativ 70%, comparativ cu până la 85% pentru panourile TOPCon. Acestea colectează mai multă energie din partea din spate în comparație cu modulele bifaciale PERC, ceea ce este favorabil pentru proiectele de utilități montate la sol. Din punct de vedere estetic, pot fi, de asemenea, mai atractive decât panourile solare PERC.
6- Performanță la lumină slabă
Modulele TOPcon au o eficiență mai mare în condiții de lumină scăzută, ceea ce prelungește perioada de generare a energiei electrice în timpul zilei și îmbunătățește performanța instalației în timp.
Dezavantajele tehnologiei TOPCon?
Una dintre problemele majore ale celulelor TOPCon în comparație cu celulele PERC este că necesită o cantitate mai mare de argint (Ag) pentru producție.
Atât TOPCon, cât și PERC folosesc pastă de argint în timpul producției. Totuși, TOPCon folosește pastă de argint pe ambele părți ale celulelor. Aceasta înseamnă că costurile nu vor scădea niciodată mai mici decât cele ale PERC.
Noile procese de fabricație ar putea fi eficiente în reducerea cantității necesare de argint, oferind în același timp eficiențe similare sau mai mari. Costurile mai mici, în schimb, vor permite acestei tehnologii să ajungă pe piață la prețuri rezonabile.
Există și alte probleme tehnice menționate în altă parte: depunerea de bor, cerințe diferite pentru condițiile camerei curate care trebuie îndeplinite și incapacitatea emițătorului selectiv actual de a se aplica emițătorului frontal TOPCon. Aceste probleme depășesc domeniul de aplicare al acestui articol.
