Mis on TOPConi päikesepatareid?
Fotogalvaaniliste (PV) moodulite tootjad püüavad alati leida uusi, täiustatud alternatiive päikesepaneelide tõhususe suurendamiseks. Tõhususe paranemist saab saavutada uuenduslike elementide tootmistehnoloogiate abil ja nüüd on päikeseenergia turul mõned konkureerivad.
Viimane moodulitrend eeldab, et turu kasvu keskmes on HJT ja TOPCon päikesepatareid.
Rahvusvahelise fotogalvaanilise tehnoloogia tegevuskava (ITRPV) 2022. aasta aruanne näitab mõningaid oodatavaid suundumusi järgmiseks 10 aastaks:
♦ PERC(Passiveed Emitter Rear Contact) päikesepatareide tehnoloogia on praegu turuliider ligikaudu 75% turuosaga. Kuid prognoos on, et p-tüüpi mono-Si PERC rakkude osakaal väheneb järgmise 10 aasta jooksul umbes 10%-ni.
♦ N-tüüpi TOPCon(Tunnel Oxide Passiveed Contact) tehnoloogia suurendab turuosa ligikaudu 10%-lt 2022. aastal 60%-ni 2033. aastal, muutudes peavoolu räniplaaditüübiks. Ennustatakse, et suurim kasv toimub alates 2024. aastast.
♦ N-tüüpi HJT(Heteroühendusega päikesepatareide) osakaal peaks järgmise kümne aasta jooksul suurenema ligikaudu 9%-lt (2023) üle 25%-ni. HJT elementtehnoloogia rakendamine on endiselt raskustes, kuna päikesepatareide tootmiskulud on kõrgemad ja tootmisliin ei ühildu praeguste tehnoloogiatega. Seda protsessi selles artiklis ei käsitleta.
P-tüüpi PERC vs N-tüüpi TopCon
PERC-tehnoloogia on kulutõhus kompromiss tõhususe ja masstootmise vahel. Kuid päikesepaneelide efektiivsuse suurendamine selle meetodi abil toimub aeglaselt. Tänapäeva tavaliste P-tüüpi moodulite efektiivsus on ligikaudu 21,4%, mis tõuseb järgmise 10 aasta jooksul 22,75%-ni.
PV-moodulisse paigaldatud N-tüüpi TOPCon päikesepatarei näeb välja identne PERC-elemendiga. P-tüüpi ja N-tüüpi päikesepatareid on mõlemad valmistatud räniplaadist. Nende erinevus seisneb selles, kuidas vahvlid on elektritootmise parandamiseks kemikaalidega legeeritud.
Lühidalt öeldes on P-tüüpi rakud legeeritud booriga, N-tüüpi rakud aga fosforiga. Fosfor laguneb hapnikuga kokkupuutel vähem kui boor. Lisaks lisab fosfori doping vahvlile vabu elektrone, mis suurendab efektiivsust.
Seega võivad N-tüüpi moodulid saavutada suurema tõhususe. Tänapäeva ligi 22,5% kasutegur kasvab hinnangute kohaselt järgmise 10 aasta jooksul umbes 24%ni.
N-tüüpi tootmisprotsessi probleem on see, et see on endiselt kallim.
TOPCon tehnoloogia eelised?
1- Tootmisprotsess
TOPCon mooduleid saab valmistada praktiliselt samade masinatega, mis P-tüüpi mooduleid, mis tähendab, et TOPCon elementide kasutamine ei nõua tootjatelt suuri kapitaliinvesteeringuid.
2- Suurem efektiivsus
Fraunhofer ISE instituudi andmetel võib efektiivsus ületada 25%. PERC raku maksimaalne teoreetiline efektiivsus on umbes 24%.
3- Madalam lagunemine
TOPCon moodulitel on PV-paneelide 1. aasta ja 30-aastase kasutuse jooksul madalam võimsuse vähenemise võimsus võrreldes PERC paneelidega.
4- Madalam temperatuurikoefitsient
TOPCon elemendid taluvad paremini äärmuslikke ilmastikuolusid.
5- Kahekülgsuse määr
PERC PV moodulite bifacial tegur on keskmiselt umbes 70%, samas kui TOPCon paneelide puhul kuni 85%. Võrreldes PERC bifacial moodulitega koguvad nad tagumisest küljest rohkem energiat, mis on soodne maapealsete kommunaalteenuste projektide jaoks. Esteetiliselt võivad need olla ka atraktiivsemad kui PERC päikesepaneelid.
6- Toimivus väheses valguses
TOPconi moodulitel on suurem kasutegur vähese valgusega tingimustes, mis pikendab elektritootmise perioodi päevasel ajal ja parandab paigaldise jõudlust aja jooksul.
TOPCon tehnoloogia puudused?
TOPCon rakkude üks peamisi probleeme võrreldes PERC rakkudega on see, et nende tootmiseks on vaja suuremat kogust hõbedat (Ag).
Nii TOPCon kui PERC kasutavad tootmisel hõbepastat. TOPCon kasutab aga hõbepastat lahtrite mõlemal küljel. See tähendab, et kulud ei lange kunagi madalamaks kui PERC.
Uued tootmisprotsessid võivad olla tõhusad hõbeda vajaliku koguse vähendamisel, pakkudes samal ajal samasugust või suuremat tõhusust. Vastutasuks madalamad kulud võimaldavad sellel tehnoloogial turule jõuda mõistlike hindadega.
Mujal on mainitud ka muid tehnilisi probleeme: boori sadestumine, erinevad nõuded puhta ruumi tingimustele, mida tuleb täita, ja praeguse selektiivse emitteri suutmatus rakenduda TOPCon eesmisele emitterile. Need küsimused jäävad käesoleva artikli reguleerimisalast välja.
