Seli ya Jua ya TOPCon ni Nini? Mwongozo Kamili wa Teknolojia ya Tunnel Oxide Passivated Contact

Utangulizi wa Seli za Jua za TOPCon

TOPCon (Tunnel Oxide Passivating Contact) ni teknolojia ya seli ya N-type wafer iliyojitokeza kwa mara ya kwanza mwaka 2013. Seli ya jua ya TOPCon ni seli ya jua ya tunnel oxide passivated contact iliyojengwa kwenye substrate ya N-type.

Ikilinganishwa na seli za PERC, seli za TOPCon hutumia safu ya tunnel oxide yenye sifa bora za usafirishaji wa chaji kama safu ya usafirishaji wa chaji nyuma ya seli. Juu ya hii, filamu ya polysilicon iliyowekwa dopu ya takriban 20nm huwekwa ili kuunda muundo wa passivated contact upande wa nyuma. Hii inapunguza kwa ufanisi recombination ya uso na recombination ya mawasiliano ya chuma, inainua voltage ya mzunguko wazi, na inaboresha ufanisi wa ubadilishaji wa nishati.

TOPCon ni teknolojia ya seli ya jua ya tunnel oxide passivated contact inayotegemea kanuni ya wabebaji wa kuchagua, ikifikia athari bora ya passivation.

Seli ya TOPCon hutumia substrate ya N-type. Safu nyembamba ya oksidi huandaliwa nyuma ya seli, ikifuatiwa na filamu nyembamba iliyowekwa dopu. Pamoja hizi mbili huunda muundo wa passivated contact ambao hupunguza kwa ufanisi recombination ya uso na recombination ya mawasiliano ya chuma, ikitoa nafasi kubwa zaidi ya kuboresha zaidi ufanisi wa ubadilishaji wa seli za N-PERT.

Teknolojia ya TOPCon huhifadhi na kutumia tena vifaa na michakato iliyopo ya kawaida ya seli za P-type kwa kiwango kikubwa. Inahitaji tu kuongezwa kwa vifaa vya usambaaji wa boroni na uwekaji wa filamu nyembamba, bila hitaji la kufungua upande wa nyuma au kupanga. Hii hurahisisha sana mchakato wa uzalishaji wa seli na kuweka ugumu wa uzalishaji wa wingi kuwa mdogo. Mstari wa mchakato unatoa upatanifu wa juu na unaweza kuendeshwa pamoja na mistari ya utengenezaji wa joto la juu inayotumika kwa seli za PERC na N-PERT bifacial.

Seli za TOPCon hutoa faida za upungufu mdogo wa uharibifu, bifaciality ya juu, na mgawo wa chini wa joto, kutoa faida wazi za uzalishaji wa nishati katika ngazi ya kituo cha nguvu cha mwisho.

Hatua za Maendeleo ya Seli za TOPCon

Historia ya maendeleo ya seli za TOPCon inaweza kugawanywa katika hatua nne: kipindi cha mfano wa teknolojia, kipindi cha mpangilio wa bidhaa, kipindi cha ukuzaji wa kibiashara, na kipindi cha ukuaji wa mlipuko.

Faida za Seli za TOPCon

Faida za Utendaji

• Ufanisi wa juu wa ubadilishaji. Shukrani kwa muundo wa kipekee wa mawasiliano ya passivated ya seli za TOPCon, kikomo cha ufanisi wa kinadharia kinafikia hadi 28.7%. Watengenezaji wakuu wa TOPCon tayari wamefikia ufanisi wa uzalishaji wa wingi zaidi ya 25.5%, ambayo ni maboresho makubwa ikilinganishwa na seli za PERC za kawaida (ufanisi wa sasa wa uzalishaji wa wingi karibu 23.5%, kikomo cha kinadharia 24.5%).

• Bifaciality ya juu. Seli za TOPCon bifacial huzalisha takriban 3% nishati zaidi kwa wati kuliko seli za PERC bifacial. Katika hali hiyo hiyo ya kituo cha nguvu cha ardhini, hii hutoa faida za juu za uzalishaji wa nishati.

• Mgawo wa chini wa joto. Mgawo wa joto wa moduli za N-type TOPCon ni chini kama -0.30%/℃, bora kuliko -0.35%/℃ ya moduli za P-type, ikionyesha utulivu bora katika mazingira ya joto la juu.

• Upungufu mdogo wa uharibifu. Fuwele ya silikoni ya N-type iliyowekwa fosforasi ina kiwango cha chini sana cha boroni, kwa hivyo kimsingi hakuna muunganisho wa boroni-oksijeni, ikitoa faida katika kiwango cha uharibifu. Baadhi ya moduli za TOPCon zinaonyesha uharibifu wa mwaka wa kwanza wa 1% na uharibifu wa mstari wa kila mwaka wa 0.4%, ikilinganishwa na 2% ya mwaka wa kwanza na 0.45% ya mstari kwa moduli za PERC, ikileta faida ya uzalishaji wa nishati kwa wati katika mzunguko wa maisha ya moduli.

• Utendaji bora katika mwanga hafifu. Seli za TOPCon hujibu vizuri kwa mawimbi mafupi na marefu, zikidumisha uwezo bora wa kuzalisha nishati katika hali ya mwanga hafifu kama vile asubuhi na mapema, jioni, na hali ya hewa ya mawingu.

Faida za Kiuchumi

• Upatanifu wa juu na utengenezaji wa PERC, kupunguza ugumu wa uboreshaji wa teknolojia. TOPCon inaweza kupanuliwa kutoka teknolojia ya mchakato wa PERC, ikihitaji hatua nne tu za ziada: kuandaa emitter ya boroni, kukuza safu ya oksidi ya handaki, kuweka na kuongeza dopant kwenye polysilicon, na kusafisha baada ya usambaaji. Hii inapunguza ugumu wa uboreshaji na kuharakisha kupitishwa kwa teknolojia ya TOPCon.

• Ubadilishaji wa mstari laini na gharama ya chini ya uwekezaji wa vifaa. Kujenga mstari mpya wa TOPCon kunahitaji uwekezaji wa vifaa wa takriban milioni 200-250, wakati mstari mpya wa HJT unahitaji milioni 350-400. Kwa sababu TOPCon inatoa upatanifu mzuri wa vifaa na mistari iliyopo ya PERC, ni vifaa vya usambaaji wa boroni na polysilicon/amorphous silicon (LPCVD / PECVD / PVD) tu vinavyohitajika kuongezwa, na uwekezaji wa vifaa wa takriban milioni 50-70. Hii inaepuka uwekezaji mkubwa katika vifaa vipya na marekebisho makubwa ya mistari, na kuifanya iwe ya kiuchumi sana.

• Uwezekano mkubwa wa ongezeko la bei. Ikilinganishwa na moduli za PERC, moduli za TOPCon hutoa uzalishaji wa juu zaidi kwa wati, faida za juu za uzalishaji, na gharama za chini za mfumo, na hivyo kuunda nafasi kubwa ya ongezeko la bei.

Mchakato wa Utengenezaji wa Seli za TOPCon

Ikilinganishwa na michakato ya monocrystalline PERC, mchakato wa uzalishaji wa seli za TOPCon huongeza hatua 2 hadi 3 za ziada: kuweka safu ya oksidi ya handaki (SiO2 nyembamba sana, 1-2nm), kuweka safu ya upitishaji ya polysilicon asilia (60-100nm), na upandikizaji wa fosforasi.

Hatua Kuu za Mchakato na Kazi Zake

1. Kusafisha na Kuweka Muundo wa Piramidi

Madhumuni: Baada ya kukata wafeli, kingo huharibika, muundo wa fuwele huvunjika, na upatanisho wa uso ni mkali. Kusafisha na kuweka muundo wa piramidi kwa lengo kuu ni kuondoa uharibifu wa uso na kuunda muundo wa piramidi wa kunasa mwanga juu ya uso. Mwanga huakisi mara nyingi kwenye uso wa wafeli, kupunguza kiwango cha uakisi.

2. Usambaaji wa Boroni

Kusudi: Kazi kuu ni kuunda makutano ya PN. Kwa sababu boroni ina umumunyifu mdogo katika silicon, joto la juu na muda mrefu unahitajika kwa usambaaji. Uchaguzi wa chanzo cha usambaaji pia huathiri uzalishaji: kloridi ni babukali, huku bromidi zikiwa na mnato, na kufanya usafishaji kuwa mgumu na kuongeza gharama za matengenezo.

Usambaaji wa boroni kwa kawaida hukamilishwa kwa joto la juu—zaidi ya 1000℃—na ikilinganishwa na mzunguko wa dakika 102 unaohitajika kwa usambaaji wa fosforasi, mzunguko wa usambaaji wa boroni huchukua dakika 150.

Kanuni:

Gesi ya HCl na H2O inayozalishwa na athari ndani ya bomba la tanuru hubebwa na N2 na kusambazwa sawasawa katika bomba lote. H2O pia humenyuka na BBr3 na O2 kuunda B2O3, ambayo humenyuka zaidi kuunda gesi ya HBO2; kwa joto la juu HBO2 hutengana kurudi kuwa B2O3, ikiruhusu B2O3 kusambazwa sawasawa kwenye uso wa seli ya jua. Zaidi ya hayo, H2O humenyuka na B2O3 iliyowekwa ndani ya bomba la tanuru, ikizuia mkusanyiko wa B2O3 kwenye kuta za bomba la usambaaji, kuongeza maisha ya vipengele vya quartz, na kuongeza chanzo cha boroni kinachofaa. HCl pia inaweza kumenyuka na uchafu wa metali kwenye uso wa seli na ndani ya bomba kuunda kloridi za metali za gesi zinazotoka na gesi ya moshi, kuzuia uchafu wa metali kusambaaza ndani ya seli ya jua wakati wa mchakato wa joto la juu.

3. Uwekaji wa Laser wa SE

Kusudi: Kuunda emitter ya kuchagua. Uwekaji wa viwango vya juu hutumika kwenye na karibu na maeneo ya mawasiliano kati ya mistari ya chuma na wafa, ili kupunguza upinzani wa mawasiliano kati ya elektrodi ya mbele ya chuma na wafa, huku uwekaji wa viwango vya chini nje ya maeneo ya elektrodi ukipunguza muunganiko katika safu ya usambaaji. Kuboresha emitter huongeza mkondo wa pato na voltage ya seli ya jua, na hivyo kuboresha ufanisi wa ubadilishaji wa nishati ya mwanga.

Ambapo leza inakaa katika mtiririko wa TOPCon: PERC SE hutumia doping ya fosforasi, wakati TOPCon SE hutumia doping ya boroni. Kwa sababu boroni na fosforasi zina coefficients tofauti za kujitenga, fosforasi hutawanyika kwa urahisi zaidi kutoka dioksidi ya silikoni hadi silikoni, wakati boroni ni ngumu zaidi kusukuma ndani na inahitaji nishati zaidi. Hata hivyo, nishati nyingi ya leza huharibu kwa urahisi wafer, na kufanya doping ya boroni kuwa changamoto zaidi. Ikilinganishwa na uenezaji wa boroni wa kawaida, kuongeza teknolojia ya SE kwenye seli za TOPCon kunaweza kuboresha ufanisi kwa 0.5% kinadharia, na katika uzalishaji halisi wa wingi kunaweza kufikia faida ya ufanisi ya 0.2-0.4%.

4. Uchongaji

Kusudi: Kazi kuu ya uchongaji ni kuondoa BSG na makutano ya nyuma. Mchakato wa uenezaji huunda tabaka za uenezaji kwenye uso wa wafer na kingo zake; tabaka la uenezaji la kingo husababisha kwa urahisi mzunguko mfupi, na tabaka la uenezaji la uso huathiri upitishaji wa baadaye, kwa hiyo zote mbili lazima ziondolewe. Uchongaji kwa sasa unafanywa hasa kwa njia za mvua, kuondoa tabaka za uenezaji za nyuma na za kingo katika vifaa vya aina ya mnyororo kabla ya kusindika upande wa mbele.

5. Kuandaa Tabaka la Oksidi ya Handaki na Tabaka la Polysilikoni

Kusudi: Weka tabaka la oksidi ya handaki la 1-2nm nyuma, kisha weka tabaka la polysilikoni la 60-100nm kuunda muundo wa upitishaji. Kuna njia kadhaa za kuandaa tabaka la upitishaji la TOPCon, hasa njia za LPCVD, PECVD, na PVD. LPCVD kwa sasa ndiyo njia kuu, lakini uwekaji wa kuzunguka ni mkubwa, wakati PECVD inatoa uwezo mkubwa katika utendaji wa jumla.

6. Kuandaa Filamu ya Kupambana na Kuakisi ya Nyuma

Kusudi: Kuandaa filamu ya upitishaji ya kupambana na kuakisi nyuma ya seli ili kuongeza ufyonzaji wa mwanga. Wakati huo huo, atomi za hidrojeni zinazozalishwa wakati wa mchakato wa kuunda filamu ya SiNx hupitisha wafer.

7. Uwekaji wa Oksidi ya Alumini ya Upande wa Mbele

Kusudi: Weka tabaka la filamu ya oksidi ya alumini mbele ya wafer, ambayo pamoja na filamu nyingine huunda athari ya upitishaji wa mbele.

8. Kuandaa Filamu ya Kupambana na Kuakisi ya Mbele

Kusudi: Filamu ya kupambana na kuakisi ya mbele inafanya kazi kwa njia sawa na ile ya nyuma. Kwa kuongezea, filamu ya oksidi ya alumini iliyowekwa mbele ni nyembamba sana na inaharibika kwa urahisi wakati wa utengenezaji wa seli na moduli za baadaye, kwa hiyo SiNx ya mbele pia inalinda oksidi ya alumini.

9. Uchapishaji wa Skrini - Uhamisho wa Mchoro wa Leza

Kwa sasa, uchapishaji wa seli nyingi bado unatumia uchapishaji wa skrini. Katika siku zijazo, katika kupunguza matumizi ya unga wa fedha kwa seli za N-type, Uchapishaji wa Kuhamisha Mchoro unaweza kuwa na faida. Uhamisho wa leza ni teknolojia mpya ya uchapishaji isiyo ya mguso: unga unaohitajika hupakwa kwenye nyenzo maalum ya uwazi inayonyumbulika, na boriti ya leza yenye nguvu ya juu hufanya skanning ya mchoro kwa kasi ya juu kuhamisha unga kutoka kwenye nyenzo hiyo hadi kwenye uso wa seli, kutengeneza mistari ya gridi na kuandaa elektroni za mbele na za nyuma.

10. Uchomaji

Mgusano mzuri wa ohmic huundwa kupitia uchomaji wa joto la juu.

11. Upangaji Kiotomatiki

Seli hupangwa kwenye vikapu kulingana na ufanisi wao tofauti wa ubadilishaji.

Mwenendo wa Baadaye wa Maendeleo ya Seli za TOPCon

Mnamo 2023, wastani wa ufanisi wa ubadilishaji wa seli za N-type TOPCon ulifikia 25.0%, na wastani wa ufanisi wa ubadilishaji wa seli za heterojunction ulifikia 25.2%, zote zikionyesha maboresho makubwa ikilinganishwa na 2022.

Mnamo 2023, mistari mipya ya uzalishaji wa kiwango kikubwa iliyoanza kutumika ilikuwa hasa mistari ya seli za N-type. Kadiri uwezo wa seli za N-type ulivyotolewa hatua kwa hatua, sehemu ya soko ya seli za PERC ilipungua hadi 73.0%. Seli za N-type zilichukua jumla ya takriban 26.5%, na seli za N-type TOPCon takriban 23.0%, seli za heterojunction takriban 2.6%, na seli za XBC takriban 0.9%—zote zikiongezeka kwa kiasi kikubwa ikilinganishwa na 2022.

Kuanzia 2024 na kuendelea, sehemu ya seli za N-type inayowakilishwa na TOPCon itazidi kabisa P-type PERC, na tasnia inatarajia sehemu hiyo kufikia na kuzidi 70%.

Mtazamo wa Ooitech

Ooitech inaamini: TOPCon, teknolojia ya seli ya N-type ya mawasiliano ya passivated ya tunnel oxide inayojengwa kwenye mistari iliyopo ya PERC, inatoa ufanisi wa juu, uharibifu wa chini, na faida kubwa zaidi za uzalishaji wa nishati, na sasa inakuwa kikuu cha tasnia ya jua.