Seli ya Sola ya TOPCon: Jina Kamili, Muundo na Jinsi Inavyofanya Kazi
Jedwali la Yaliyomo
Jibu la haraka: TOPCon inasimama kwa Tunnel Oxide Passivated Contact. Ni teknolojia ya seli ya jua ya silicon ya aina ya N ambayo huweka safu nyembamba sana ya oksidi ya handaki, karibu nanomita 1 hadi 2, chini ya safu ya polysilicon iliyowekwa dopa kwenye uso wa nyuma. Mkusanyiko huo hufanya mambo mawili: hupitisha uso wa nyuma ili vibeba chaji vichache viunganishe tena hapo, na huruhusu vibeba wengi kupita kwa njia ya handaki wakati kikizuia utofauti wa upande kinyume. Matokeo ni voltage ya juu ya mzunguko wazi kuliko PERC, na hivyo ufanisi wa juu — sababu TOPCon ilichukua nafasi ya PERC kama teknolojia kuu ya seli ya viwandani. Muhimu kwa watengenezaji, TOPCon inaoana kwa kiasi kikubwa na mstari na vifaa vilivyopo vya PERC, ikihitaji hasa hatua zilizoongezwa za uenezaji wa boroni, oksidi ya handaki na uwekaji wa polysilicon. Pia ni msingi wa familia ya mguso wa nyuma: seli za IBC, TBC, HBC na HIBC zote hujengwa juu ya mguso wa kupitisha wa TOPCon.
Utengenezaji wa Moduli za PV · na Jerry, Ooitech
Utangulizi wa Seli za Sola za TOPCon
TOPCon ni hatua ya kwanza katika mfululizo mrefu wa mguso wa nyuma. Jinsi IBC, TBC, HBC na HIBC zinavyojengwa juu yake imeelezwa katika Ramani ya teknolojia ya seli za BC: kutoka muundo hadi mchakato.
TOPCon (Tunnel Oxide Passivating Contact) ni teknolojia ya seli ya wafer ya aina ya N iliyoanza kuonekana mwaka 2013. Seli ya sola ya TOPCon ni seli ya sola ya mguso wa oksidi ya handaki iliyopitishwa iliyojengwa juu ya substrate ya aina ya N.
Ikilinganishwa na seli za PERC, seli za TOPCon hutumia tabaka la oksidi ya handaki lenye sifa bora za usafirishaji wa chaji kama tabaka la usafirishaji wa chaji nyuma ya seli. Juu ya hili, filamu ya polysilicon iliyowekwa dopant ya takriban 20nm huwekwa ili kuunda muundo wa mguso uliopitishwa upande wa nyuma. Hii hupunguza kwa ufanisi muunganiko wa uso na muunganiko wa mguso wa chuma, huongeza voltage ya mzunguko wazi, na kuboresha ufanisi wa ubadilishaji wa nishati.
TOPCon ni teknolojia ya seli ya sola ya mguso wa oksidi ya handaki iliyopitishwa kulingana na kanuni ya wabebaji waliochaguliwa, ikifikia athari bora ya upitishaji.
Seli ya TOPCon hutumia substrate ya aina ya N. Tabaka nyembamba la oksidi huandaliwa nyuma ya seli, kikifuatiwa na filamu nyembamba iliyowekwa dopant. Pamoja hizi mbili huunda muundo wa mguso uliopitishwa ambao hupunguza kwa ufanisi muunganiko wa uso na muunganiko wa mguso wa chuma, ukitoa nafasi kubwa zaidi ya kuboresha zaidi ufanisi wa ubadilishaji wa seli za N-PERT.
Teknolojia ya TOPCon inahifadhi na kutumia tena vifaa na michakato ya kisasa ya seli za P-type kwa kiwango kikubwa. Inahitaji tu kuongezwa kwa vifaa vya uenezaji wa boroni na uwekaji wa filamu nyembamba, bila hitaji la kufungua upande wa nyuma au upangaji. Hii hurahisisha sana mchakato wa uzalishaji wa seli na kuweka ugumu wa uzalishaji wa wingi kuwa chini. Mstari wa mchakato unatoa uoanifu wa juu na unaweza kufanya kazi pamoja na mistari ya uzalishaji wa joto la juu inayotumika kwa seli za PERC na N-PERT za pande mbili.
Seli za TOPCon zinatoa faida za kupungua kwa kiwango cha chini, uwili wa juu, na mgawo wa joto wa chini, zikitoa faida za wazi za uzalishaji wa nishati katika kiwango cha kituo cha nishati cha mwisho.
Hatua za Maendeleo za 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 kukuza 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 mguso uliopitishwa wa 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%, uboreshaji mkubwa ikilinganishwa na seli za kawaida za PERC (ufanisi wa sasa wa uzalishaji wa wingi karibu 23.5%, kikomo cha kinadharia 24.5%).
Uwili wa juu. Seli za TOPCon za pande mbili huzalisha karibu 3% zaidi ya nishati kwa wati kuliko seli za PERC za pande mbili. Katika hali sawa ya kituo cha nishati kilichowekwa chini, hii hutoa faida kubwa zaidi za uzalishaji wa nishati.
Mgawo wa joto wa chini. Mgawo wa joto wa moduli za N-type TOPCon ni chini kama -0.30%/℃, bora kuliko -0.35%/℃ ya moduli za P-type, zikionyesha uthabiti bora katika mazingira ya joto la juu.
Kupungua kwa kiwango cha chini. Silicon ya kioo ya N-type iliyowekwa fosforasi ina kiwango cha chini sana cha boroni, kwa hivyo kwa kiasi kikubwa hakuna muunganisho wa boroni-oksijeni, ikitoa faida katika kiwango cha kupungua. Moduli zingine za TOPCon zinaonyesha kupungua kwa mwaka wa kwanza kwa 1% na kupungua kwa mstari wa kila mwaka kwa 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 mzuri wa mwanga hafifu. Seli za TOPCon hujibu vyema kwa urefu mfupi na mrefu wa mawimbi, zikidumisha uwezo bora wa kuzalisha umeme chini ya hali ya mwanga hafifu kama asubuhi mapema, jioni, na hali ya hewa ya mawingu.
Faida za Kiuchumi
Upatanifu mkubwa na utengenezaji wa PERC, kupunguza ugumu wa uboreshaji wa teknolojia. TOPCon inaweza kupanuliwa kutoka teknolojia ya mchakato wa PERC, ikihitaji hatua nne za ziada tu: kuandaa emitter ya boroni, kukuza safu ya oksidi ya tunnel, kuweka na kuchanganya polysilicon, na kusafisha baada ya uenezaji. Hii inapunguza ugumu wa uboreshaji na kuharakisha kupitishwa kwa teknolojia ya TOPCon.
Ubadilishaji laini wa mstari na gharama ndogo 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 uenezaji wa boroni na uwekaji wa polysilicon/amofasi 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 mstari, na kuifanya kuwa ya kiuchumi sana.
Uwezekano mkubwa wa bei ya ziada. Ikilinganishwa na moduli za PERC, moduli za TOPCon hutoa uzalishaji wa umeme kwa wati nyingi zaidi, faida kubwa zaidi za uzalishaji, na gharama ndogo za mfumo, na kuunda nafasi kubwa ya bei ya ziada.
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 tunnel (SiO2 nyembamba sana, 1-2nm), kuweka safu ya passivation ya polysilicon ya asili (60-100nm), na upandikizaji wa fosforasi.
Hatua Kuu za Mchakato na Kazi Zake
1. Kusafisha na Kutengeneza Maandishi
Lengo: Baada ya kukata wafer, kingo zimeharibika, muundo wa kimiani ya kioo umevunjika, na muunganiko wa uso ni mkubwa. Kusafisha na kutengeneza maandishi kunalenga hasa kuondoa uharibifu wa uso na kuunda muundo wa piramidi wa kunasa mwanga juu ya uso. Mwanga huakisi mara nyingi katika uso wa wafer, kupunguza uakisi.
2. Uenezaji wa Boroni
Lengo: Kazi kuu ni kuunda muunganisho wa PN. Kwa sababu boroni ina umumunyifu mdogo wa kigumu katika silikoni, halijoto ya juu na muda mrefu unahitajika kwa usambaazaji. Uchaguzi wa chanzo cha usambaazaji pia huathiri uzalishaji: kloridi ni babuzi, wakati bromidi ni mnato, hivyo kufanya usafishaji kuwa mgumu na kuongeza gharama za matengenezo.
Usambaazaji wa boroni kwa kawaida hukamilika kwa halijoto ya juu—zaidi ya 1000℃—na ikilinganishwa na mzunguko wa dakika 102 unaohitajika kwa usambaazaji wa fosforasi, mzunguko wa usambaazaji wa boroni huchukua dakika 150.
Kanuni:
Gesi ya HCl na H2O inayotokana na athari ndani ya bomba la tanuru hubebwa na N2 na kusambazwa kwa usawa katika bomba lote. H2O pia humenyuka na BBr3 na O2 kuunda B2O3, ambayo humenyuka zaidi kuunda HBO2 ya gesi; kwa halijoto ya juu HBO2 hutengana tena kuwa B2O3, hivyo kuruhusu B2O3 kusambazwa kwa usawa katika uso wa seli ya sola. Kwa kuongeza, H2O humenyuka na B2O3 iliyowekwa ndani ya bomba la tanuru, kuzuia mkusanyiko wa B2O3 kwenye kuta za bomba la usambaazaji, 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 kutolea moshi, kuzuia uchafu wa metali kusambaazwa ndani ya seli ya sola wakati wa mchakato wa halijoto ya juu.
3. Usambaazaji wa Laser wa SE
Lengo: Kuunda emitter ya kuchagua. Usambaazaji wa mkusanyiko wa juu hutumiwa katika maeneo ya kugusa na karibu na maeneo ya kugusa kati ya mistari ya gridi ya metali na wafer ili kupunguza upinzani wa kugusa kati ya elektrodi ya mbele ya metali na wafer, wakati usambaazaji wa mkusanyiko wa chini nje ya maeneo ya elektrodi hupunguza muunganisho tena katika safu ya usambaazaji. Kuboresha emitter huongeza mkondo wa pato na voltage ya seli ya sola, hivyo kuboresha ufanisi wa ubadilishaji wa photoelectric.
Mahali laser inapokaa katika mtiririko wa TOPCon: PERC SE hutumia doping ya fosforasi, wakati TOPCon SE hutumia doping ya boroni. Kwa sababu boroni na fosforasi zina migawo tofauti ya kutenganisha, fosforasi huenea kwa urahisi kutoka dioksidi ya silikoni hadi silikoni, wakati boroni ni ngumu kusukuma ndani na inahitaji nishati zaidi. Lakini nishati nyingi za laser huweza kuharibu wafer kwa urahisi, hivyo kufanya doping ya boroni kuwa changamoto zaidi. Ikilinganishwa na uenezaji wa boroni wa jadi, kuongeza teknolojia ya SE kwenye seli za TOPCon kunaweza kinadharia kuboresha ufanisi kwa 0.5%, na katika uzalishaji halisi wa wingi kunaweza kufikia ongezeko la ufanisi la 0.2-0.4%.
4. Kuchonga
Lengo: Kazi kuu ya kuchonga 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 huweza kusababisha mizunguko mifupi kwa urahisi, na tabaka la uenezaji la uso huathiri upitishaji wa baadaye, hivyo zote mbili lazima ziondolewe. Kuchonga kwa sasa hufanywa hasa kwa njia za maji, kukuondoa tabaka za uenezaji za nyuma na kingo katika vifaa vya mnyororo kabla ya kuchakata upande wa mbele.
5. Kuandaa Tabaka la Oksidi ya Tunnel na Tabaka la Polysilicon
Lengo: Weka tabaka la oksidi ya tunnel la 1-2nm nyuma, kisha weka tabaka la polysilicon la 60-100nm ili kuunda muundo wa upitishaji. Kuna mbinu kadhaa za kuandaa tabaka la upitishaji la TOPCon, hasa njia za LPCVD, PECVD, na PVD. LPCVD kwa sasa ni njia kuu, lakini uwekaji wa kuzunguka ni mkubwa, wakati PECVD inatoa uwezo mkubwa katika utendaji wa jumla.
6. Kuandaa Filamu ya Kuzuia Mwanga ya Nyuma
Lengo: Andaa filamu ya upitishaji ya kuzuia mwanga 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 Alumini Oksidi Upande wa Mbele
Lengo: Weka tabaka la filamu ya alumini oksidi mbele ya wafer, ambayo pamoja na filamu nyingine huunda athari ya upitishaji wa mbele.
8. Kuandaa Filamu ya Kuzuia Mwanga ya Mbele
Lengo: Filamu ya kuzuia mwanga ya mbele hufanya kazi kwa njia inayofanana kabisa na ile ya nyuma. Kwa kuongeza, filamu ya alumini oksidi iliyowekwa mbele ni nyembamba sana na huweza kuharibika wakati wa utengenezaji wa seli na moduli zinazofuata, hivyo SiNx ya mbele pia hulinda alumini oksidi.
9. Uchapishaji wa Skrini - Uhamishaji wa Mchoro wa Laser
Kwa sasa, uchapishaji wa seli nyingi bado unatumia uchapishaji wa skrini. Katika siku zijazo, kwa upande wa kupunguza matumizi ya silver paste kwa seli za N-type, Pattern Transfer Printing inaweza kuwa na faida. Uhamishaji wa laser ni aina mpya ya teknolojia ya uchapishaji isiyo na mguso: paste inayohitajika hupakwa kwenye nyenzo maalum ya uwazi inayonyumbulika, na mwanga wa laser wa nguvu kubwa hufanya skanning ya muundo wa kasi kubwa ili kuhamisha paste kutoka kwenye nyenzo ya uwazi inayonyumbulika hadi kwenye uso wa seli, na kutengeneza mistari ya gridi na kuandaa elektrodi za mbele na nyuma.
10. Kuchoma
Mawasiliano mazuri ya ohmic huundwa kwa kuchoma kwa joto la juu.
11. Upangaji wa Kiotomatiki
Seli hupangwa katika makundi 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 iliyoanzishwa ilikuwa hasa mistari ya seli za N-type. Kadiri uwezo wa seli za N-type ulivyoendelea kutolewa, sehemu ya soko ya seli za PERC ilipunguzwa hadi 73.0%. Seli za N-type zilichukua jumla ya takriban 26.5%, na seli za N-type TOPCon zikiwa takriban 23.0%, seli za heterojunction takriban 2.6%, na seli za XBC takriban 0.9%—zote zikiwa na ongezeko kubwa ikilinganishwa na 2022.
Kuanzia 2024 na kuendelea, sehemu ya seli za N-type zinazowakilishwa na TOPCon itapita kwa ukamilifu P-type PERC, na tasnia inatarajia sehemu hiyo kufikia na kuzidi 70%.
Mtazamo wa Ooitech
Ooitech inaamini: TOPCon, teknolojia ya seli ya N-type 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 mtindo mkuu wa tasnia ya sola.
