IBC Technology vs PERC Technology vs TOPCon Technology
Both PERC and IBC technologies improve efficiency by reducing the amount of space occupied by grid lines or metal contacts. While PERC ...
Wat is N-TOPCon Fotovoltaïsche-moduletechnologie?
Wat is TOPCon Technologie?
TOPCon-technologie (Tunnel Oxide Passivated Contact) is een revolutionaire vooruitgang in de ontwikkeling van zonnecellen, gebaseerd op het principe van selectief transport van dragers. Het verbetert de efficiëntie en prestaties door gebruik te maken van een speciale structuur aan de achterzijde, die een ultradunne siliciumoxidelaag en een licht gedoteerde siliciumlaag bevat. Samen vormen deze lagen een zeer efficiënt gepassiveerd contact, waardoor recombinatieverliezen aan het oppervlak en van metaalcontacten aanzienlijk worden geminimaliseerd.
In tegenstelling tot de traditionele PERC-technologie (Passivated Emitter and Rear Cell) biedt TOPCon een superieure fotovoltaïsche omzettingsefficiëntie dankzij de unieke structurele innovatie. Deze nieuwe generatie oplossing vermindert energieverliezen en levert een ongeëvenaarde betrouwbaarheid. De wijdverspreide toepassing ervan markeert een ommekeer in de zonne-energie-industrie en opent deuren naar een grotere efficiëntie en duurzame groei.
Werkingsprincipe en structurele kenmerken van TOPCon zonnecellen
TOPCon-zonnecellen onderscheiden zich door hun ultradunne oxidelaag (1-2 nm), die efficiënte tunneling van meerderheidsdragers mogelijk maakt. Dit ontwerp minimaliseert recombinatie van minderheidsdragers, wat leidt tot aanzienlijke verbeteringen in open-circuit spanning en kortsluitstroom, terwijl de algehele efficiëntie wordt verhoogd.
De doorbraak ligt in de achterste gepassiveerde contactstructuur, een stap verder dan de conventionele ontwerpen van N-type of N-PERT cellen. Deze geavanceerde configuratie omvat een siliciumoxidelaag en een fosfor-gedoteerde siliciumdunne film. Tijdens nauwkeurig gloeien op 850°C gaat de film over van een gemengde fase microkristallijne toestand naar een polykristallijne structuur. Dit proces activeert superieure passivering, waardoor een open-circuit spanning van meer dan 710 mV wordt bereikt en recombinatiesnelheden worden gereduceerd tot een indrukwekkende 9-13 fA/cm².
Door innovatie te combineren met precisie stelt de TOPCon-technologie een nieuwe norm in het streven naar zonnecellen met hoog rendement.
Productieproces van N-TOPCon zonnecellen
TOPCon-zonnecellen zijn toonaangevend op het gebied van fotovoltaïsche innovatie en maken gebruik van een ultradunne oxidelaag (1-2 nm) om efficiënte tunneling van meerderheidsdragers mogelijk te maken. Deze doorbraak minimaliseert recombinatie van minderheidsdragers, waardoor de open-circuit spanning en kortsluitstroom aanzienlijk toenemen, wat direct bijdraagt aan een hogere energieomzettingsefficiëntie.
Het unieke voordeel van de TOPCon-technologie ligt in de geavanceerde gepassiveerde contactstructuur aan de achterkant. Terwijl het ontwerp aan de voorkant sterk lijkt op traditionele N-type of N-PERT cellen, bevat de achterkant een ultradunne siliciumoxidelaag gekoppeld aan een fosfor-gedoteerde microkristallijn-amorfe siliciumfilm. Tijdens het gloeiproces op 850°C transformeert de siliciumlaag van een microkristallijn-amorfe fase naar een polykristallijne structuur. Deze transformatie activeert uitzonderlijke passiverende eigenschappen, waardoor open-kringspanningen van meer dan 710 mV mogelijk worden en de elektronenrecombinatiesnelheden worden verlaagd tot een indrukwekkende 9-13 fA/cm². Deze vooruitgang zorgt voor superieure prestaties in diverse zonne-energietoepassingen.
Een van de belangrijkste voordelen van de TOPCon-technologie is de compatibiliteit met bestaande P-type celproductieprocessen. De productieworkflow integreert naadloos met traditionele methoden en vereist alleen de toevoeging van boordiffusie en dunne-film depositieapparatuur. Door het elimineren van complexe stappen zoals het openen en uitlijnen van de achterzijde, vermindert het proces de complexiteit van de productie aanzienlijk en verbetert het de schaalbaarheid voor massaproductie.
Dankzij de hoge efficiëntie en de kosteneffectieve productie is de TOPCon-technologie klaar om de normen in de fotovoltaïsche industrie te herdefiniëren. Het biedt niet alleen een pad naar superieure zonnecelprestaties, maar sluit ook aan bij de groeiende vraag naar duurzame energieoplossingen die geoptimaliseerd zijn voor duurzaamheid en schaalbaarheid.
- Texturiseren (Textuur): Het oppervlak van de siliciumwafer wordt met fysische of chemische methoden getextureerd om de lichtabsorptie te optimaliseren door de reflectie te verminderen.
- Boordiffusie (Diffusie LP-BBr₃): Boortribromidegas onder lage druk wordt gebruikt voor boordiffusie van het P-type, waardoor de emitterzone wordt gecreëerd voor een efficiënte ladingsscheiding.
- Laser selectieve emitter: Lasertechnologie wijzigt specifieke gebieden van de silicium wafer om selectieve emittergebieden te vormen, waardoor de elektrische prestaties verbeteren.
- Chemische randisolatie: Overtollig materiaal aan de randen van de wafer wordt chemisch verwijderd om oppervlaktedefecten te minimaliseren en de duurzaamheid te verbeteren.
- TOPCon Oxidatie: Op het wafeloppervlak wordt een oxidelaag gegroeid voor superieure passivering, waardoor de recombinatie van elektronen en gaten aanzienlijk wordt verminderd.
- TOPCon PECVD: Een tunneloxidelaag en een polykristallijne siliciumlaag worden afgezet met PECVD-technologie, waardoor geavanceerde gepassiveerde contacten worden gevormd.
- TOPCon gloeien op hoge temperatuur: gloeien op hoge temperatuur activeert de passiveringslagen, waardoor de celefficiëntie verder toeneemt door de elektrische eigenschappen te verbeteren.
- Afzetting van aluminiumoxide (Al₂O₃ voorkant): Een alumina laag wordt afgezet op het frontoppervlak om de passivering te verbeteren en de celstructuur te stabiliseren.
- Afzetting van siliciumnitride (PECVD SiNx voor en achter): Siliciumnitridelagen worden aan beide zijden van de wafer afgezet voor antireflectie en extra passivering.
- Afdrukken: Zeefdruktechnologie wordt gebruikt om metalen elektroden op de wafer aan te brengen voor elektrische connectiviteit.
- Branden: Metalen elektroden worden aan de siliciumwafer gehecht door sinteren bij hoge temperatuur, waardoor robuuste elektrische verbindingen ontstaan.
- Testen en sorteren: Cellen worden getest op prestaties en gesorteerd op basis van efficiëntie om een consistente kwaliteit te garanderen.
Het TOPCon-celproductieproces integreert efficiënt met traditionele P-type celproductiemethoden en vereist minimale aanpassingen zoals boordiffusie en dunne-filmafzetting. Het elimineert complexe stappen zoals het openen en uitlijnen van de achterzijde, waardoor de productie wordt vereenvoudigd terwijl de compatibiliteit met PERC-lijnen behouden blijft. De toevoeging van het boordiffusieproces en de tunneloxide + p-polylaag zorgt voor een naadloze overgang, waardoor massaproductie kosteneffectief en schaalbaar is.
Vergelijking van N-TOPCon en PERC technologie
| TOPCON | PERC | |
|---|---|---|
| Uiterlijk | Standaard | Standaard |
| Vermogensverlies eerste jaar | 1.5% | 2% |
| Gemiddelde jaarlijkse vermogensafname na het eerste jaar | 0.4% | 0.45% |
| Rendement | 22.28% | 21.2% |
| Temperatuurcoëfficiënt | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Voordelen van TOPCon technologie
Hoge omzettingsefficiëntie: TOPCon-cellen bereiken een massaproductie-efficiëntie van 24,5%-25% en overtreffen daarmee de gemiddelde 23,2% efficiëntie van PERC-cellen. Met een theoretische efficiëntielimiet van meer dan 24,5% bieden TOPCon-cellen een aanzienlijk potentieel voor verdere verbetering.
Verbeterde stroomopwekking: De bifaciale factor van TOPCon-zonnepanelen kan oplopen tot 85%, aanzienlijk hoger dan de 70% van PERC-panelen. Dit resulteert in een potentiële stroomopwekkingstoename van 2%, waardoor de totale energieopbrengst toeneemt.
Verlengde vermogensgarantieperiode: Het N-type siliciumsubstraat, gedoteerd met fosfor, voorkomt de degradatie van boor-zuurstofparen die gebruikelijk is in PERC-cellen. Hierdoor wordt de door licht veroorzaakte degradatie bijna geëlimineerd, wat zorgt voor een langere garantieperiode.
Lage investering voor upgrades: De TOPCon-technologie is compatibel met PERC-productielijnen en vereist alleen extra apparatuur voor boordiffusie en de voorbereiding van tunneloxide- en polysiliciumlagen. De meeste bestaande processen blijven ongewijzigd, wat de upgrade vereenvoudigt.
Toepassingen van TOPCon zonnemodules
Huishoudelijke en commerciële systemen: TOPCon panelen zijn ideaal voor installaties op het dak of op de grond en leveren efficiënte hernieuwbare energie voor huizen, bedrijven en industriële faciliteiten.
Zonneparken op nutsschaal: In grootschalige zonneparken maximaliseren TOPCon-panelen de stroomopwekking binnen een beperkte ruimte, waardoor de elektriciteitskosten dalen en de efficiëntie van het project toeneemt.
Oplossingen voor de landbouw: TOPCon-panelen zijn ideaal voor afgelegen of niet aan het elektriciteitsnet gekoppelde gebieden en kunnen essentiële landbouwapparatuur zoals waterpompen en irrigatiesystemen van stroom voorzien, zodat boeren hun productiviteit kunnen verhogen.
Opladen van elektrische voertuigen: Naarmate het gebruik van elektrische voertuigen toeneemt, bieden TOPCon-panelen een schone energiebron voor oplaadstations, waarmee initiatieven voor duurzaam en groen vervoer worden ondersteund.
Gebouwgeïntegreerde fotovoltaïsche energie (BIPV): De TOPCon-technologie maakt naadloze integratie in gebouwontwerpen mogelijk, waarbij energieopwekking wordt gecombineerd met esthetische architecturale elementen.
Kust- en offshoregebieden: Dankzij hun hoge duurzaamheid zijn TOPCon-panelen zeer geschikt voor regio’s met een hoge zoutnevel en vochtigheid, waardoor betrouwbare prestaties in veeleisende omgevingen gegarandeerd zijn.
Voorspellingen voor de toekomstige ontwikkeling van TOPCon zonnemodules
TOPCon-zonnecellen zullen naar verwachting een aanzienlijke marktgroei doormaken van 2023 tot 2030, dankzij hun superieure omzettingsefficiëntie en betrouwbare prestaties. Naarmate de productie toeneemt en de technologie zich verder ontwikkelt, zullen de productiekosten naar verwachting dalen, waardoor ze op grotere schaal kunnen worden toegepast in fotovoltaïsche energiecentrales en commerciële toepassingen.
Beleidsstimulansen en de wereldwijde nadruk op duurzame ontwikkeling versnellen de integratie van TOPCon-technologie verder. De stijgende vraag naar schone energie, met name in zonrijke regio’s, zal naar verwachting de technologische vooruitgang stimuleren en de fotovoltaïsche markt uitbreiden, waardoor de rol van TOPCon in de sector voor hernieuwbare energie wordt verstevigd.
Referentie:
https://guangfu.bjx.com.cn/news/20200710/1088087.shtml
https://guangfu.bjx.com.cn/news/20200710/1088087.shtml
https://xueqiu.com/2305761063/241967340
https://guangfu.bjx.com.cn/news/20200710/1088087.shtml
https://www.sohu.com/a/640762583_121123896
https://www.verifiedmarketreports.com/product/topcon-solar-cell-and-module-market/
Lees meer over TOPcon Technologie
Comparing IBC technology and TOPCon technology for solar panels
TOPCon solar cells are based on existing passivated emitter and back-side cell (PERC) technology. TOPCon cells, like their predecessor, can be ...
Half-Cut Solar Panels: Unlocking Solar Efficiency at its Best
Half-cut solar panels have some benefits over regular solar panels. The half-cut technology helps to reduce shading losses, which leads to better conversion ...
Meer informatie Technologie
