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Panoramica della tecnologia e dei vantaggi dei moduli fotovoltaici Topcon

La tecnologia dei moduli fotovoltaici (PV) TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) rappresenta gli ultimi progressi nel settore solare per migliorare l'efficienza delle celle e ridurre i costi. Il nucleo della tecnologia TOPCon risiede nella sua esclusiva struttura di contatto di passivazione, che riduce efficacemente la ricombinazione dei portatori sulla superficie della cella, migliorando così l'efficienza di conversione della cella.

Caratteristiche tecniche

1. Struttura dei contatti di passivazione: Le celle TOPCon preparano uno strato di ossido di silicio supersottile (1-2 nm) sul retro del wafer di silicio, seguito dalla deposizione di uno strato di silicio policristallino drogato. Questa struttura non solo fornisce un'eccellente passivazione dell'interfaccia, ma forma anche un canale di trasporto selettivo dei portatori, consentendo il passaggio dei portatori maggioritari (elettroni) e impedendo ai portatori minoritari (lacune) di ricombinarsi, aumentando così in modo significativo la tensione a circuito aperto (Voc) e il riempimento della cella. fattore (FF).

2. Alta efficienza di conversione: L'efficienza massima teorica delle celle TOPCon è pari al 28.7%, significativamente superiore al 24.5% delle tradizionali celle PERC di tipo P. Nelle applicazioni pratiche, l’efficienza della produzione di massa delle celle TOPCon ha superato il 25%, con potenziale di ulteriore miglioramento.

3. Bassa degradazione indotta dalla luce (LID): I wafer di silicio di tipo N hanno un degrado indotto dalla luce inferiore, il che significa che i moduli TOPCon possono mantenere prestazioni iniziali più elevate nell'uso effettivo, riducendo la perdita di prestazioni a lungo termine.

4. Coefficiente di temperatura ottimizzato: Il coefficiente di temperatura dei moduli TOPCon è migliore di quello dei moduli PERC, il che significa che in ambienti ad alta temperatura, la perdita di generazione di energia dei moduli TOPCon è inferiore, soprattutto nelle regioni tropicali e desertiche dove questo vantaggio è particolarmente evidente.

5. Compatibilità: La tecnologia TOPCon può essere compatibile con le linee di produzione PERC esistenti, richiedendo solo pochi dispositivi aggiuntivi, come apparecchiature per la diffusione del boro e la deposizione di film sottile, senza la necessità di apertura e allineamento sul retro, semplificando il processo di produzione.

Processo produttivo

Il processo produttivo delle celle TOPCon prevede principalmente le seguenti fasi:

1. Preparazione del wafer di silicio: Innanzitutto, come materiale di base per la cella vengono utilizzati wafer di silicio di tipo N. I wafer di tipo N hanno una maggiore durata dei portatori minoritari e una migliore risposta alla luce debole.

2. Deposizione dello strato di ossido: Uno strato ultrasottile di ossido di silicio è depositato sul retro del wafer di silicio. Lo spessore di questo strato di ossido di silicio è solitamente compreso tra 1 e 2 nm ed è la chiave per ottenere un contatto di passivazione.

3. Deposizione di silicio policristallino drogato: Sullo strato di ossido viene depositato uno strato di silicio policristallino drogato. Questo strato di silicio policristallino può essere ottenuto mediante la deposizione di vapore chimico a bassa pressione (LPCVD) o la tecnologia di deposizione di vapore chimico potenziata dal plasma (PECVD).

4. Trattamento di ricottura: Il trattamento di ricottura ad alta temperatura viene utilizzato per modificare la cristallinità dello strato di silicio policristallino, attivando così le prestazioni di passivazione. Questo passaggio è fondamentale per ottenere una bassa ricombinazione dell'interfaccia e un'elevata efficienza cellulare.

5. Metallizzazione: Sulla parte anteriore e posteriore della cella si formano linee di griglia metallica e punti di contatto per raccogliere i portatori fotogenerati. Il processo di metallizzazione delle celle TOPCon richiede particolare attenzione per evitare di danneggiare la struttura dei contatti di passivazione.

6. Test e classificazione: Una volta completata la produzione delle celle, vengono condotti test sulle prestazioni elettriche per garantire che le celle soddisfino gli standard prestazionali predeterminati. Le celle vengono quindi ordinate in base a parametri prestazionali per soddisfare le esigenze dei diversi mercati.

7. Assemblaggio del modulo: Le celle sono assemblate in moduli, generalmente incapsulati con materiali come vetro, EVA (copolimero etilene-acetato di vinile) e backsheet per proteggere le celle e fornire supporto strutturale.

Vantaggi e sfide

I vantaggi della tecnologia TOPCon risiedono nell'elevata efficienza, nel basso LID e nel buon coefficiente di temperatura, che rendono i moduli TOPCon più efficienti e hanno una durata di vita più lunga nelle applicazioni reali. Tuttavia, la tecnologia TOPCon deve affrontare anche sfide legate ai costi, soprattutto in termini di investimento iniziale nelle apparecchiature e costi di produzione. Con i continui progressi tecnologici e la riduzione dei costi, si prevede che il costo delle celle TOPCon diminuirà gradualmente, migliorando la loro competitività nel mercato fotovoltaico.

In sintesi, la tecnologia TOPCon rappresenta una direzione importante per lo sviluppo del settore fotovoltaico. Migliora l’efficienza di conversione delle celle solari attraverso l’innovazione tecnologica mantenendo la compatibilità con le linee di produzione esistenti, fornendo un forte supporto tecnico per lo sviluppo sostenibile del settore fotovoltaico. Con il continuo progresso tecnologico e la riduzione dei costi, si prevede che i moduli fotovoltaici TOPCon domineranno il mercato fotovoltaico in futuro.