מהם TOPCon תאים סולאריים?

יצרנים של מודולים פוטו-וולטאיים (PV) מנסים תמיד למצוא חלופות חדשות ומתקדמות יותר כדי להגדיל את יעילות הפאנלים הסולאריים. ניתן להשיג שיפורי יעילות על ידי טכנולוגיות חדשניות לייצור תאים, וכעת, ישנם כמה מתחרים בשוק ה-PV Solar.

מגמת המודול האחרונה צופה שהצמיחה בשוק תתרכז בתאים סולאריים של HJT ו-TOPCon.

הדו"ח לשנת 2022 ממפת הדרכים הבינלאומית לטכנולוגיה פוטו-וולטאית (ITRPV) מציג כמה מגמות צפויות לעשר השנים הבאות:

♦ PERC(Passivated Emitter Rear Contact) טכנולוגיית תאים סולאריים היא כיום מובילת השוק עם נתח שוק של כ-75%. אבל התחזית היא שחלקם של תאי PERC מונו-Si מסוג p יקטן לכ-10% בתוך 10 השנים הבאות.

♦ TOPCon מסוג Nטכנולוגיית (Tunnel Oxide Passivated Contact) תזכה בנתח שוק מכ-10% ב-2022 ועד 60% ב-2033, ותהפוך לסוג פרוסות סיליקון מיינסטרים. ההערכה היא שהעלייה הגדולה ביותר תתרחש מ-2024.

♦ HJT מסוג N(Heterojunction solar cells) צפוי לגדול מכ-9% (2023) ליותר מ-25% בעשר השנים הקרובות. היישום של טכנולוגיית תא HJT עדיין סובל מקשיים בגלל עלויות הייצור הגבוהות יותר של תאים סולאריים ופס הייצור שאינו תואם לטכנולוגיות הנוכחיות. תהליך זה לא יסוקר במאמר זה.

PERC מסוג P לעומת TopCon מסוג N

טכנולוגיית PERC היא פשרה חסכונית בין יעילות לייצור המוני. אבל הגדלת היעילות של פאנלים סולאריים בשיטה זו מתרחשת בקצב איטי. המודולים המיינסטרים מסוג P של היום מגיעים ליעילות של כ-21.4% שתגדל ל-22.75% במהלך 10 השנים הבאות.

תא סולארי מסוג TOPCon המותקן במודול PV נראה זהה לתא PERC. תאים סולאריים מסוג P וסוג N עשויים שניהם מפרוסת סיליקון. ההבדל ביניהם טמון באופן שבו מסוממים הפרוסים בכימיקלים כדי לשפר את ייצור החשמל.

בקיצור, תאים מסוג P מסוממים בבור, בעוד שתאים מסוג N מסוממים בזרחן. באופן השוואתי, זרחן מתפרק פחות מבור כאשר הוא נחשף לחמצן. בנוסף, סימום זרחן מוסיף אלקטרונים חופשיים לפרוסה, מה שמגביר את היעילות.

אז, מודולים מבוססי סוג N יכולים להשיג יעילות גבוהה יותר. ההתייעלות של היום של קרוב ל-22.5% תגדל עד 24% בערך בתוך 10 השנים הבאות על פי הערכות.

הבעיה עם תהליך הייצור מסוג N היא שהוא עדיין יקר יותר.

יתרונות טכנולוגיית TOPCon?

1- תהליך ייצור

ניתן לייצר מודולי TOPCon כמעט עם אותן מכונות כמו מודולים מסוג P, מה שאומר שהשימוש בתאי TOPCon אינו מצריך השקעת הון גבוהה עבור היצרנים.

2- יעילות גבוהה יותר

לפי מכון Fraunhofer ISE, היעילות יכולה לעלות מעבר ל-25%. היעילות התיאורטית המקסימלית של תא PERC היא בסביבות 24%.

3- השפלה נמוכה יותר

למודולי TOPCon יש עוצמת הפחתת הספק נמוכה יותר במהלך השנה הראשונה ובמהלך 30 שנות השימוש בלוחות PV, בהשוואה לפאנלים של PERC.

4- מקדם טמפרטורה נמוך יותר

לתאי TOPCon יש עמידות טובה יותר לתרחישי מזג אוויר קיצוניים.

5- שיעור דו-פנים

הגורם הדו-פנים עבור מודולי PV PERC נקבע בממוצע כ-70% בהשוואה לעד 85% עבור לוחות TOPCon. הם אוספים יותר אנרגיה מהצד האחורי בהשוואה למודולים דו-פנים של PERC, שהוא נוח לפרויקטים של שירותים קרקעיים. מבחינה אסתטית, הם יכולים להיות גם אטרקטיביים יותר מאשר פאנלים סולאריים של PERC.

6- ביצועי תאורה נמוכים

למודולי TOPcon יעילות גבוהה יותר במצב תאורה נמוכה, מה שמאריך את תקופת ייצור החשמל במהלך היום ומשפרים את ביצועי ההתקנה לאורך זמן.

החסרונות של טכנולוגיית TOPCon?

אחת הבעיות העיקריות של תאי TOPCon בהשוואה לתאי PERC היא שהם דורשים כמות גדולה יותר של כסף (Ag) לייצור.

גם TOPCon וגם PERC משתמשים במשחת כסף במהלך הייצור. עם זאת, TOPCon משתמש במשחת כסף משני צידי התאים. משמעות הדבר היא שהעלויות לעולם לא יירדו מזה של PERC.

תהליכי ייצור חדשים עשויים להיות יעילים בהפחתת כמות הכסף הנדרשת, תוך מתן יעילות דומה או גבוהה יותר. עלויות נמוכות יותר, בתמורה, יאפשרו לטכנולוגיה הזו לצאת לשוק במחירים סבירים.

ישנן בעיות טכניות נוספות שהוזכרו במקומות אחרים: שקיעת בורון, דרישות שונות לתנאי חדר נקי שיש לעמוד בהן, וחוסר היכולת של הפולט הסלקטיבי הנוכחי להחיל על הפולט הקדמי של TOPCon. סוגיות אלו אינן מעבר לתחום המאמר הזה.