Utangulizi wa Seli za Jua za TOPCon

TOPCon (Tunnel Oxide Passivating Contact) ni teknolojia ya seli ya wafa wa N-type iliyoibuka 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 iliyodopingwa ya takriban 20nm inawekwa ili kuunda muundo wa passivated contact upande wa nyuma. Hii inapunguza kwa ufanisi upatanisho wa uso na upatanisho wa mguso wa chuma, inaongeza 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, ikifanikisha athari bora ya upitishaji.

Seli ya TOPCon hutumia substrate ya N-type. Safu nyembamba ya oksidi inatayarishwa nyuma ya seli, ikifuatiwa na filamu nyembamba iliyodopingwa. Kwa pamoja hizi mbili huunda muundo wa passivated contact ambao hupunguza kwa ufanisi upatanisho wa uso na upatanisho wa mguso wa chuma, ukitoa 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 kuongeza vifaa vya uenezaji wa boroni na uwekaji wa filamu nyembamba, bila hitaji la kufungua upande wa nyuma au kupanga. Hii inarahisisha sana mchakato wa uzalishaji wa seli na kuweka ugumu wa uzalishaji wa wingi kuwa mdogo. Mstari wa mchakato una uoanifu wa juu na unaweza kuendeshwa pamoja na mistari ya utengenezaji wa joto la juu inayotumika kwa seli za PERC na N-PERT zenye nyuso mbili.

Seli za TOPCon zina faida za uharibifu mdogo, uwezo wa juu wa nyuso mbili, na mgawo wa chini wa joto, zinazotoa faida wazi za uzalishaji wa nishati katika kiwango cha 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 uliopitishwa wa seli za TOPCon, kikomo cha ufanisi wa kinadharia kinafikia hadi 28.7%. Watengenezaji wakuu wa TOPCon tayari wamepata ufanisi wa uzalishaji wa wingi zaidi ya 25.5%, uboreshaji mkubwa ikilinganishwa na seli za PERC za kawaida (sasa ufanisi wa ubadilishaji wa uzalishaji wa wingi karibu 23.5%, kikomo cha kinadharia 24.5%).

• Uwezo wa juu wa nyuso mbili. Seli za TOPCon zenye nyuso mbili huzalisha takriban 3% nguvu zaidi kwa wati ikilinganishwa na seli za PERC zenye nyuso mbili. Katika mazingira sawa ya kituo cha nguvu cha ardhini, hii inatoa faida kubwa zaidi 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%/℃ wa moduli za P-type, ikionyesha utulivu bora katika mazingira ya joto la juu.

• Uharibifu mdogo. Silicon ya fuwele ya N-type iliyotiwa 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% mwaka wa kwanza na 0.45% mstari kwa moduli za PERC, ikileta faida ya uzalishaji wa nishati kwa wati katika mzunguko wa maisha ya moduli.

• Utendaji mzuri katika mwanga hafifu. Seli za TOPCon hujibu vizuri kwa mawimbi mafupi na marefu, zikidumisha uwezo bora wa kuzalisha nishati chini ya hali za mwanga hafifu kama vile asubuhi, 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 dopu ya polysilicon, na kusafisha baada ya uenezaji. Hii inapunguza ugumu wa uboreshaji na kuharakisha kupitishwa kwa teknolojia ya TOPCon.

• Ubadilishaji wa laini kwa gharama ndogo ya uwekezaji wa vifaa. Kujenga laini mpya ya TOPCon kunahitaji uwekezaji wa vifaa wa takriban milioni 200-250, wakati laini mpya ya HJT inahitaji milioni 350-400. Kwa sababu TOPCon ina upatanifu mzuri wa vifaa na laini zilizopo za PERC, inahitaji tu kuongezwa vifaa vya uenezaji wa boroni na uwekaji wa polysilicon/silicon amofasi (LPCVD / PECVD / PVD), na uwekezaji wa vifaa wa takriban milioni 50-70. Hii inaepuka uwekezaji mkubwa katika vifaa vipya na marekebisho makubwa ya laini, na kuifanya iwe ya kiuchumi sana.

• Uwezo mkubwa wa malipo ya bei ya juu. Ikilinganishwa na moduli za PERC, moduli za TOPCon hutoa nguvu zaidi kwa wati, faida kubwa zaidi za uzalishaji, na gharama ndogo za mfumo, na hivyo kuunda nafasi kubwa ya malipo ya bei ya juu.

Mchakato wa Utengenezaji wa Seli za TOPCon

Ikilinganishwa na michakato ya PERC ya monocrystalline, mchakato wa uzalishaji wa seli za TOPCon unaongeza 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 kupandikiza fosforasi.

Hatua Kuu za Mchakato na Kazi Zake

1. Kusafisha na Kuweka Muundo

Kusudi: Baada ya kukata wafa, kingo huharibika, muundo wa kimiani ya fuwele huvunjika, na uunganishaji wa uso ni mkali. Kusafisha na kuweka muundo kwa kiasi kikubwa kunalenga kuondoa uharibifu wa uso na kuunda muundo wa kunasa mwanga wa piramidi juu ya uso. Mwanga huakisi mara nyingi kwenye uso wa wafa, na hivyo kupunguza uakisi.

2. Uenezaji wa Boroni

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

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

Kanuni:

HCl na H2O za gesi zinazozalishwa na athari ndani ya bomba la tanuru hubebwa na N2 na kusambazwa sawasawa kote kwenye bomba. H2O pia humenyuka na BBr3 na O2 kuunda B2O3, ambayo humenyuka zaidi kuunda HBO2 ya gesi; kwa joto la juu HBO2 hutengana tena kuwa B2O3, ikiruhusu B2O3 kusambaa sawasawa kwenye uso wa seli ya jua. Kwa kuongezea, H2O humenyuka na B2O3 iliyowekwa ndani ya bomba la tanuru, kuzuia mkusanyiko wa B2O3 kwenye kuta za bomba la usambaaji, kuongeza maisha ya vifaa vya quartz, na kuongeza chanzo cha boroni kinachofaa. HCl pia inaweza kuguswa na uchafu wa metali kwenye uso wa seli na ndani ya bomba kuunda kloridi za metali za gesi zinazotoka na gesi ya kutolea nje, kuzuia uchafu wa metali kusambaa ndani ya seli ya jua wakati wa mchakato wa joto la juu.

3. Uwekaji Doping wa Laser SE

Kusudi: Kuunda emitter ya kuchagua. Uwekaji doping wa mkusanyiko wa juu hutumiwa kwenye na karibu na maeneo ya mgusano kati ya gridi za chuma na wafa ili kupunguza upinzani wa mgusano kati ya elektrodi ya mbele ya chuma na wafa, wakati uwekaji doping wa mkusanyiko wa chini nje ya maeneo ya elektrodi hupunguza muunganiko katika safu ya usambaaji. Kuboresha emitter huongeza pato la sasa na voltage ya seli ya jua, na hivyo kuboresha ufanisi wa ubadilishaji wa umeme wa picha.

Mahali laser inavyokaa 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 kuingiza na inahitaji nishati zaidi. Hata hivyo, nishati ya laser kupita kiasi huharibu kwa urahisi wafer, na kufanya doping ya boroni kuwa changamoto zaidi. Ikilinganishwa na uenezaji wa boroni wa jadi, kuongeza teknolojia ya SE kwenye seli za TOPCon kunaweza kuboresha ufanisi kwa 0.5% kinadharia, na katika uzalishaji wa wingi halisi kunaweza kupata faida ya ufanisi ya 0.2-0.4%.

4. Uchongaji

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

5. Kuandaa Safu ya Oksidi ya Handaki na Safu ya Polysilicon

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

6. Kuandaa Filamu ya Kukinga Mwanga ya Nyuma

Kusudi: Andaa filamu ya kukinga mwanga na upitishaji nyuma ya seli ili kuongeza ufyonzaji wa mwanga. Wakati huo huo, atomi za hidrojeni zinazozalishwa wakati wa mchakato wa kutengeneza filamu ya SiNx hupitisha wafer.

7. Uwekaji wa Oksidi ya Alumini Upande wa Mbele

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

8. Kuandaa Filamu ya Kukinga Mwanga ya Mbele

Kusudi: Filamu ya kukinga mwanga ya mbele inafanya kazi kimsingi sawa na ile ya nyuma. Kwa kuongeza, filamu ya oksidi ya alumini iliyowekwa mbele ni nyembamba sana na inaharibika kwa urahisi wakati wa utengenezaji wa seli na moduli baadaye, kwa hivyo SiNx ya mbele pia inalinda oksidi ya alumini.

9. Uchapishaji wa Skrini - Uhamisho wa Mchoro wa Laser

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

10. Kuchoma

Mawasiliano mazuri ya ohmic huundwa kupitia kuchoma kwa joto la juu.

11. Kupanga Kiotomatiki

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

Mwelekeo wa Maendeleo ya Baadaye 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 wingi iliyoanza kutumika ilikuwa hasa mistari ya seli za N-type. Kadri 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%, huku seli za N-type TOPCon zikiwa takriban 23.0%, seli za heterojunction takriban 2.6%, na seli za XBC takriban 0.9%—zote zikionyesha ongezeko kubwa ikilinganishwa na 2022.

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

Mtazamo wa Ooitech

Ooitech anaamini: TOPCon, teknolojia ya seli ya N-type ya tunnel oxide passivated contact inayojengwa juu ya mistari iliyopo ya PERC, inatoa ufanisi wa juu zaidi, uharibifu mdogo, na faida kubwa zaidi za uzalishaji wa nishati, na sasa inakuwa teknolojia kuu katika tasnia ya jua.