ידע

סקירה כללית של טכנולוגיית המודול הפוטו-וולטאי של Topcon והיתרונות

טכנולוגיית המודול הפוטו-וולטאי (PV) של TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) מייצגת את ההתקדמות האחרונה בתעשיית השמש לשיפור יעילות התא והפחתת עלויות. הליבה של טכנולוגיית TOPCon טמונה במבנה מגע הפסיביות הייחודי שלה, אשר מפחית ביעילות את ריקומבינציית הנשאים על פני התא, ובכך משפר את יעילות ההמרה של התא.

דגשים טכניים

1. מבנה קשר של פסיביות: תאי TOPCon מכינים שכבת סיליקון תחמוצת דקה במיוחד (1-2 ננומטר) על החלק האחורי של פרוסת הסיליקון, ואחריה השקיעה של שכבת סיליקון פוליקריסטלית מסוממת. מבנה זה לא רק מספק פסיבציה מצוינת של ממשק אלא גם יוצר ערוץ הובלה סלקטיבי של נושאים, המאפשר לנושאים של רוב (אלקטרונים) לעבור דרכו תוך מניעת שילוב מחדש של נושאי מיעוט (חורים), ובכך להגדיל משמעותית את מתח המעגל הפתוח (Voc) והמילוי של התא. גורם (FF).

2. יעילות המרה גבוהה: היעילות המקסימלית התיאורטית של תאי TOPCon היא עד 28.7%, גבוהה משמעותית מ-24.5% של תאי PERC מסורתיים מסוג P. ביישומים מעשיים, יעילות הייצור ההמוני של תאי TOPCon עלתה על 25%, עם פוטנציאל לשיפור נוסף.

3. ירידה בהשראת אור נמוכה (LID): לפרוסות סיליקון מסוג N יש פירוק נמוך יותר המושרה על ידי אור, כלומר מודולי TOPCon יכולים לשמור על ביצועים ראשוניים גבוהים יותר בשימוש בפועל, ולהפחית את אובדן הביצועים בטווח הארוך.

4. מקדם טמפרטורה אופטימלי: מקדם הטמפרטורה של מודולי TOPCon טוב יותר מזה של מודולי PERC, מה שאומר שבסביבות בטמפרטורה גבוהה, אובדן ייצור החשמל של מודולי TOPCon קטן יותר, במיוחד באזורים טרופיים ומדבריים שבהם יתרון זה בולט במיוחד.

5. תְאִימוּת: טכנולוגיית TOPCon יכולה להיות תואמת לקווי ייצור קיימים של PERC, ודורשת רק כמה התקנים נוספים, כגון דיפוזיה של בורון וציוד לשקיעת סרט דק, ללא צורך בפתיחה ויישור של הצד האחורי, מה שמפשט את תהליך הייצור.

תהליך ייצור

תהליך הייצור של תאי TOPCon כולל בעיקר את השלבים הבאים:

1. הכנת פרוסות סיליקון: ראשית, פרוסות סיליקון מסוג N משמשות כחומר הבסיס לתא. לפרוסות מסוג N יש אורך חיי נושא מיעוט גבוה יותר ותגובת אור חלשה טובה יותר.

2. שקיעת שכבת תחמוצת: שכבת סיליקון תחמוצת דקה במיוחד מונחת על גב פרוסת הסיליקון. העובי של שכבת סיליקון תחמוצת זו הוא בדרך כלל בין 1-2 ננומטר והוא המפתח להשגת מגע פסיבציה.

3. תצהיר סיליקון פוליגריסטלי מסומם: על שכבת התחמוצת מונחת שכבת סיליקון פולי-גבישית מסוממת. שכבת סיליקון רב-גבישית זו יכולה להיות מושגת באמצעות טכנולוגיית שקיעת אדים כימית בלחץ נמוך (LPCVD) או טכנולוגיה משופרת בפלזמה (PECVD).

4. טיפול חישול: טיפול חישול בטמפרטורה גבוהה משמש כדי לשנות את הגבישיות של שכבת הסיליקון הפולי-גבישית, ובכך להפעיל את ביצועי הפסיבציה. שלב זה חיוני להשגת רקומבינציה נמוכה של ממשק ויעילות תאים גבוהה.

5. מתכת: קווי רשת מתכת ונקודות מגע נוצרים בחלק הקדמי והאחורי של התא כדי לאסוף נשאים שנוצרו בתמונות. תהליך המתכת של תאי TOPCon דורש תשומת לב מיוחדת כדי למנוע פגיעה במבנה מגע הפסיבציה.

6. בדיקה ומיון: לאחר סיום ייצור התאים, נערכות בדיקות ביצועים חשמליות כדי לוודא שהתאים עומדים בתקני הביצועים שנקבעו מראש. לאחר מכן התאים ממוינים לפי פרמטרי ביצועים כדי לענות על הצרכים של שווקים שונים.

7. הרכבת מודול: התאים מורכבים למודולים, בדרך כלל מכוסים בחומרים כגון זכוכית, EVA (אתילן-ויניל אצטט קופולימר) וגיליון אחורי כדי להגן על התאים ולספק תמיכה מבנית.

יתרונות ואתגרים

היתרונות של טכנולוגיית TOPCon נעוצים ביעילות הגבוהה, המכסה הנמוך ובמקדם הטמפרטורה הטוב, כל אלו הופכים את מודולי TOPCon ליעילים יותר ובעלי תוחלת חיים ארוכה יותר ביישומים בפועל. עם זאת, טכנולוגיית TOPCon מתמודדת גם עם אתגרי עלויות, במיוחד במונחים של השקעה ראשונית בציוד ועלויות ייצור. עם התקדמות טכנולוגית מתמשכת והפחתת עלויות, צפוי כי העלות של תאי TOPCon תקטן בהדרגה, ותגביר את התחרותיות שלהם בשוק הפוטו-וולטאי.

לסיכום, טכנולוגיית TOPCon היא כיוון חשוב לפיתוח התעשייה הפוטו-וולטאית. זה משפר את יעילות ההמרה של תאים סולאריים באמצעות חדשנות טכנולוגית תוך שמירה על תאימות לקווי ייצור קיימים, מתן תמיכה טכנית חזקה לפיתוח בר-קיימא של התעשייה הפוטו-וולטאית. עם התקדמות טכנולוגית מתמשכת והפחתת עלויות, מודולים פוטו-וולטאיים של TOPCon צפויים לשלוט בשוק הפוטו-וולטאים בעתיד.