Co jsou solární články TOPCon?

Výrobci fotovoltaických (FV) modulů se vždy snaží najít nové, pokročilejší alternativy ke zvýšení účinnosti solárních panelů. Zlepšení účinnosti lze dosáhnout inovativními technologiemi výroby článků a nyní na trhu solárních PV několik soutěží.

Nejnovější trend modulů očekává, že růst trhu se bude soustřeďovat na solární články HJT a TOPCon.

Zpráva pro rok 2022 z International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) ukazuje některé očekávané trendy pro příštích 10 let:

♦ Řadič PERCTechnologie solárních článků (Pasivated Emitter Rear Contact) je v současnosti lídrem na trhu s tržním podílem kolem 75 %. Prognóza je však taková, že podíl mono-Si PERC buněk typu p se během příštích 10 let sníží na přibližně 10 %.

♦ TOPCon typu NTechnologie (Tunnel Oxide Passivated Contact) získá podíl na trhu z přibližně 10 % v roce 2022 až na 60 % v roce 2033 a stane se běžným typem křemíkové destičky. Předpokládá se, že největší nárůst nastane od roku 2024.

♦ HJT typu N(Heterojunction solar cells) se očekává, že se během příštích deseti let zvýší z přibližně 9 % (2023) na více než 25 %. Implementace technologie článků HJT stále trpí obtížemi kvůli vyšším výrobním nákladům na solární články a nekompatibilitě výrobní linky se současnými technologiemi. Tento proces nebude popsán v tomto článku.

PERC typu P vs TopCon typu N

Technologie PERC je cenově výhodným kompromisem mezi účinností a hromadnou výrobou. Ale zvyšování účinnosti solárních panelů pomocí této metody se děje pomalým tempem. Dnešní běžné moduly typu P dosahují účinnosti kolem 21,4 %, která se během příštích 10 let zvýší na 22,75 %.

Solární článek TOPCon typu N nainstalovaný ve FV modulu vypadá stejně jako článek PERC. Solární články typu P a typu N jsou oba vyrobeny z křemíkového plátku. Rozdíl mezi nimi spočívá ve způsobu, jakým jsou oplatky dopovány chemikáliemi pro zlepšení výroby elektřiny.

Stručně řečeno, buňky typu P jsou dopovány borem, zatímco buňky typu N jsou dotovány fosforem. Fosfor se při vystavení kyslíku degraduje méně než bor. Dopování fosforem navíc přidává volné elektrony na wafer, což zvyšuje účinnost.

Moduly typu N tedy mohou dosáhnout vyšší účinnosti. Dnešní účinnost téměř 22,5 % se podle odhadů během příštích 10 let zvýší až na 24 %.

Problémem výrobního procesu typu N je, že je stále dražší.

Výhody technologie TOPCon?

1- Výrobní proces

Moduly TOPCon lze vyrábět prakticky na stejných strojích jako moduly typu P, což znamená, že použití článků TOPCon nevyžaduje pro výrobce vysoké kapitálové investice.

2- Vyšší efektivita

Podle institutu Fraunhofer ISE může účinnost přesahovat 25 %. Maximální teoretická účinnost článku PERC je kolem 24 %.

3- Nižší degradace

Moduly TOPCon mají nižší výkon při degradaci výkonu během 1. roku a během 30 let používání FV panelů ve srovnání s panely PERC.

4- Nižší teplotní koeficient

Články TOPCon mají lepší odolnost vůči extrémním povětrnostním scénářům.

5- Míra oboustrannosti

Bifaciální faktor pro PERC PV moduly byl stanoven v průměru na přibližně 70 % ve srovnání s až 85 % pro panely TOPCon. Ve srovnání s bifaciálními moduly PERC shromažďují více energie ze zadní strany, což je výhodné pro pozemní utilitní projekty. Esteticky mohou být také atraktivnější než solární panely PERC.

6- Výkon při slabém osvětlení

Moduly TOPcon mají vyšší účinnost při slabém osvětlení, což prodlužuje dobu výroby elektřiny během dne a zlepšuje výkon instalace v průběhu času.

Nevýhody technologie TOPCon?

Jedním z hlavních problémů článků TOPCon ve srovnání s články PERC je, že pro výrobu vyžadují větší množství stříbra (Ag).

TOPCon i PERC používají při výrobě stříbrnou pastu. TOPCon však používá stříbrnou pastu na obou stranách článků. To znamená, že náklady nikdy neklesnou níže než náklady PERC.

Nové výrobní procesy by mohly být účinné při snižování požadovaného množství stříbra a přitom stále poskytovat podobnou nebo vyšší účinnost. Nižší náklady na oplátku umožní této technologii proniknout na trh za rozumné ceny.

Na jiném místě jsou zmíněny další technické problémy: depozice boru, různé požadavky na podmínky čistého prostoru, které je třeba splnit, a nemožnost současného selektivního zářiče aplikovat na přední zářič TOPCon. Tyto problémy jsou nad rámec tohoto článku.