Kiến thức

Tổng quan về công nghệ module quang điện Topcon và ưu điểm

Công nghệ mô-đun quang điện (PV) TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Pass) đại diện cho những tiến bộ mới nhất trong ngành năng lượng mặt trời để cải thiện hiệu suất tế bào và giảm chi phí. Cốt lõi của công nghệ TOPCon nằm ở cấu trúc tiếp xúc thụ động độc đáo, giúp giảm hiệu quả sự tái hợp chất mang ở bề mặt tế bào, từ đó nâng cao hiệu quả chuyển đổi của tế bào.

Điểm nổi bật về kỹ thuật

1. Cấu trúc liên hệ thụ động: Các tế bào TOPCon chuẩn bị một lớp silicon oxit siêu mỏng (1-2nm) ở mặt sau của tấm wafer silicon, sau đó là sự lắng đọng của lớp silicon đa tinh thể pha tạp. Cấu trúc này không chỉ cung cấp khả năng thụ động giao diện tuyệt vời mà còn tạo thành một kênh truyền tải sóng mang có chọn lọc, cho phép các sóng mang đa số (electron) đi qua đồng thời ngăn chặn các sóng mang thiểu số (lỗ trống) kết hợp lại, do đó làm tăng đáng kể điện áp mạch hở (Voc) của tế bào và lấp đầy hệ số (FF).

2. Hiệu quả chuyển đổi cao: Hiệu suất tối đa về mặt lý thuyết của tế bào TOPCon cao tới 28.7%, cao hơn đáng kể so với 24.5% của tế bào PERC loại P truyền thống. Trong các ứng dụng thực tế, hiệu suất sản xuất hàng loạt của tế bào TOPCon đã vượt quá 25%, có tiềm năng cải thiện hơn nữa.

3. Suy thoái do ánh sáng yếu (LID): Tấm silicon loại N có độ suy giảm do ánh sáng thấp hơn, nghĩa là các mô-đun TOPCon có thể duy trì hiệu suất ban đầu cao hơn trong sử dụng thực tế, giảm thiểu tình trạng mất hiệu suất về lâu dài.

4. Hệ số nhiệt độ tối ưu: Hệ số nhiệt độ của mô-đun TOPCon tốt hơn so với mô-đun PERC, có nghĩa là trong môi trường nhiệt độ cao, tổn thất phát điện của mô-đun TOPCon nhỏ hơn, đặc biệt là ở các vùng nhiệt đới và sa mạc, nơi lợi thế này đặc biệt rõ ràng.

5. Khả năng tương thích: Công nghệ TOPCon có thể tương thích với các dây chuyền sản xuất PERC hiện có, chỉ cần một số thiết bị bổ sung, chẳng hạn như thiết bị khuếch tán boron và lắng đọng màng mỏng, mà không cần mở và căn chỉnh mặt sau, đơn giản hóa quy trình sản xuất.

Quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất tế bào TOPCon chủ yếu bao gồm các bước sau:

1. Chuẩn bị wafer silicon: Đầu tiên, tấm silicon loại N được sử dụng làm vật liệu cơ bản cho tế bào. Tấm wafer loại N có tuổi thọ hạt tải điện thiểu số cao hơn và phản ứng với ánh sáng yếu tốt hơn.

2. Lắng đọng lớp oxit: Một lớp silicon oxit siêu mỏng được lắng đọng ở mặt sau của tấm wafer silicon. Độ dày của lớp silicon oxit này thường nằm trong khoảng 1-2nm và là chìa khóa để đạt được sự tiếp xúc thụ động.

3. Lắng đọng silic đa tinh thể pha tạp: Một lớp silicon đa tinh thể pha tạp được lắng đọng trên lớp oxit. Lớp silicon đa tinh thể này có thể đạt được thông qua công nghệ lắng đọng hơi hóa học áp suất thấp (LPCVD) hoặc công nghệ lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (PECVD).

4. điều trị ủ: Xử lý ủ ở nhiệt độ cao được sử dụng để thay đổi độ kết tinh của lớp silicon đa tinh thể, từ đó kích hoạt hiệu suất thụ động. Bước này rất quan trọng để đạt được sự tái hợp giao diện thấp và hiệu quả tế bào cao.

5. Kim loại hóa: Các đường lưới kim loại và các điểm tiếp xúc được hình thành ở mặt trước và mặt sau của ô để thu thập các sóng mang được tạo ra từ ảnh. Quá trình kim loại hóa các tế bào TOPCon đòi hỏi sự chú ý đặc biệt để tránh làm hỏng cấu trúc tiếp xúc thụ động.

6. Kiểm tra và sắp xếp: Sau khi quá trình sản xuất pin hoàn tất, các thử nghiệm hiệu suất điện được tiến hành để đảm bảo rằng pin đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất đã xác định trước. Các ô sau đó được sắp xếp theo các thông số hiệu suất để đáp ứng nhu cầu của các thị trường khác nhau.

7. Lắp ráp mô-đun: Các tế bào được lắp ráp thành các mô-đun, thường được bọc bằng các vật liệu như thủy tinh, EVA (chất đồng trùng hợp ethylene-vinyl axetat) và tấm nền để bảo vệ các tế bào và cung cấp hỗ trợ cấu trúc.

Thuận lợi và thách thức

Ưu điểm của công nghệ TOPCon nằm ở hiệu suất cao, LID thấp và hệ số nhiệt độ tốt, tất cả đều giúp mô-đun TOPCon hoạt động hiệu quả hơn và có tuổi thọ dài hơn trong các ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, công nghệ TOPCon cũng phải đối mặt với thách thức về chi phí, đặc biệt là về chi phí đầu tư thiết bị ban đầu và chi phí sản xuất. Với những tiến bộ công nghệ liên tục và giảm chi phí, dự kiến ​​giá thành của tế bào TOPCon sẽ giảm dần, nâng cao khả năng cạnh tranh của chúng trên thị trường quang điện.

Tóm lại, công nghệ TOPCon là một hướng quan trọng cho sự phát triển của ngành quang điện. Nó cải thiện hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời thông qua đổi mới công nghệ đồng thời duy trì khả năng tương thích với các dây chuyền sản xuất hiện có, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ cho sự phát triển bền vững của ngành quang điện. Với tiến bộ công nghệ liên tục và giảm chi phí, các mô-đun quang điện TOPCon dự kiến ​​​​sẽ thống trị thị trường quang điện trong tương lai.