Modulele fotovoltaice de tip N TopCon de la compania Canadian Solar
Canadian Solar a fost una dintre primele companii care a introdus tehnologiile cu celule și module fotovoltaice care au devenit între timp mainstream, cum ar fi modulele cu două fețe (încă din 2010), modulele cu plachete de format mare (până la 210 mm) și celulele de tip N și modulele cu eficiență ridicată din prezent. Din anul 2019, compania CSI Solar a dezvoltat tehnologii cu strat subțire de oxid între contactele metalice și plachetă de tip N „TOPCon” (Tunnel Oxide Passivated Contacts) și lansează acum un portofoliu diversificat de module TOPCon cu celule cu lungime de 182 mm și 210 mm încapsulate cu unul sau două straturi de sticlă și modele cu diferite dimensiuni de module și putere de ieșire pentru a satisface nevoile unei varietăți de scenarii de aplicații.
Siliciul de tip N este un tip de material semiconductor care are caracteristici de dopaj diferite de cele ale siliciului de tip P utilizat în mod curent. Siliciul de tip N oferă mai multe avantaje, inclusiv o sensibilitate mai scăzută la degradarea indusă de lumină (LID, light-induced degradation) și coeficienți de temperatură mai buni, care se traduc prin performanțe mai ridicate și o durată de viață mai lungă.
În schimb, tehnologia TopCon utilizează un strat mai subțire de oxid de siliciu pentru a pasiviza suprafețele celulelor solare, reducând astfel recombinarea purtătorilor și îmbunătățind eficiența generală. Această tehnologie ajută la obținerea unor randamente mai mari de conversie a energiei prin reducerea la minimum a pierderilor de energie.
Combinația cu plachete de siliciu de tip N conduce la o limită superioară estimată a eficienței celulelor TOPCon de până la 28,7 %, care este mai mare decât cea a celulelor PERC cu partea din spate pasivată, care este de aproximativ 24,5 %. Prelucrarea produselor TOPCon este mai compatibilă cu liniile de producție existente pentru celulele PERC, ceea ce duce la un echilibru mai bun al costurilor de producție și la o eficiență mai mare a modulelor. Se preconizează că TOPCon va deveni o tehnologie mainstream în următorii ani.
Structura celulei solare
Celula fotovoltaică este formată în principiu din două straturi: stratul de bază și stratul superior. În cazul dopajului de tip P, se utilizează borul și galiul ca și dopanți. Fiecare dintre orbitalii externi ai acestor elemente conține trei electroni. Aceste elemente, atunci când sunt încorporate în rețeaua cristalină de siliciu, generează „găuri” în banda de valență a atomilor de siliciu. Rezultatul este că electronii din banda de valență devin mobili, iar găurile se deplasează în direcția opusă electronilor. Numai sarcinile pozitive pot migra, deoarece dopajul este fixat în rețeaua cristalină. Aceste semiconductoare sunt denumite „de tip P” (sau „cu conductivitate P” sau „cu dopare de tip P”), deoarece au găuri pozitive.
Celulele solare de tip N au un design ușor diferit față de cel al celulelor solare tradiționale de tip P. Principala diferență constă în dopajul materialului semiconductor utilizat în celulă.
Aici este o prezentare generală a designului celulelor solare de tip N:
- Substrat: Celula solară începe cu un substrat, care este de obicei o foaie subțire din siliciu monocristalin sau policristalin de înaltă puritate.
- Dopant de tip N: Partea frontală a substratului este dopată cu dopant de tip N, cum este fosforul. În această etapă se introduce un exces de electroni în rețeaua cristalină de siliciu, creând un exces de purtători de sarcină negativă.
- Suprafață cu finisaj anti-reflexie: Pe suprafața frontală a celulei se aplică un strat subțire de finisaj anti-reflexie, cum este nitrura de siliciu (SiNx). Acest finisaj de suprafață reduce pierderile prin reflexie și crește absorbția luminii.
- Contacte metalice frontale: Contactele metalice sunt, de obicei, realizate din pastă de argint sau de argint/aluminiu și sunt aplicate pe suprafața frontală pentru a colecta electronii generați atunci când lumina soarelui atinge celula. Aceste contacte sunt dispuse sub formă de grilă pentru a maximiza suprafața de colectare.
- Strat de pasivare: Stratul de pasivare este aplicat pe suprafața frontală. Funcția sa este de a reduce recombinarea purtătorilor de sarcină. Acest strat este de obicei realizat din oxid de siliciu (SiOx) sau dintr-o combinație de oxid de siliciu și nitrură de siliciu.
- Contacte metalice din spate: Un contact metalic este aplicat pe partea din spate a celulei pentru a capta purtătorii de sarcină pozitivă (găuri) generați în timpul funcționării celulei solare. Acest contact din spate poate fi un strat complet de aluminiu sau poate avea un design cu model.
- Câmpul suprafeței din spate: Pentru a îmbunătăți și mai mult performanța celulei, se poate include un strat suplimentar numit câmpul suprafeței din spate (BSF, back surface field). Acest strat, realizat de obicei din siliciu puternic dopat, ajută la crearea unui gradient în câmpul electric care facilitează colectarea eficientă a purtătorilor de sarcină.
Este important de reținut că detaliile reale de construcție și modelele specifice ale celulelor pot varia de la un producător la altul. Descrierea de mai sus oferă o prezentare generală a procesului de proiectare a celulelor solare de tip N.
Structura celulelor fotovoltaice de tip N TopCon și Heterojunction
Structura este compatibilă atât cu plachetele de tip P și de tip N și, teoretic, poate fi utilizată pe orice parte a plachetei. Însă atunci când policristalul dopat este utilizat pe partea frontală, acesta duce la mai multe pierderi de absorbție, deoarece siliciul policristalin are o bandă interzisă similară cu cea a siliciului cristalin. Deși există modalități de a elimina pierderile datorate absorbției nedorite, acestea nu sunt încă adecvate pentru producția în masă, deoarece necesită procese complexe de creare a măștilor și de gravură. Ca urmare, termenul „contacte pasivate” este utilizat în industrie în principal pentru a se referi la designul tehnic al părții din spate.
De asemenea, o mare parte a industriei încă mai utilizează contacte pasivate pe partea din spate a plachetelor de tip N, deși cercetătorii lucrează, de asemenea, la celule de tip P cu contacte pasivate. Una dintre aceste instituții de cercetare este Institutul German de Cercetare Solară ISFH, care a publicat recent metoda.
Celulele solare cu heterojoncțiune combină două tehnologii diferite într-o singură celulă: celulă de siliciu cristalin într-o structură de tip sandwich între două straturi de siliciu amorf sub forma unui „strat subțire”. Această aranjare facilitează creșterea eficienței panourilor și obținerea unei cantități mai mari de energie în comparație cu. panourile solare convenționale. Cel mai comun tip de panou solar este un panou fabricat din siliciu cristalin, fie monocristalin, fie policristalin. Siliciul amorf este siliciu sub forma unui strat subțire și, spre deosebire de siliciul cristalin, nu are o structură cristalină regulată. În schimb, atomii sunt aranjați aleatoriu. Prin urmare, producția acestui tip de celule solare este mai puțin costisitoare.
Prin urmare, două avantaje importante sunt costurile mai mici și flexibilitatea în ceea ce privește tipul de material pe care poate fi așezat siliciul amorf. Într-o celulă solară cu heterojoncțiune, o plachetă convențională de siliciu cristalin are siliciu amorf plasat pe suprafețele din față și din spate. Rezultatul este o pereche de straturi solare subțiri care absorb fotonii suplimentari care, altfel, nu ar fi fost captați de placheta de siliciu cristalin situată în centru. Conceptul de fabricație HJT a fost dezvoltat de compania SANYO Electric în anii 1980 (SANYO a devenit parte a companiei Panasonic în 2009). SANYO a fost prima companie care a produs în mod comercial celule solare pe bază de siliciu amorf. Tehnologia solară heterojoncțională profită de acest concept și construiește un panou solar din trei straturi diferite de material fotovoltaic.
Stratul inferior și superior sunt fabricate din celule solare amorfe sub formă de peliculă subțire, în timp ce stratul din mijloc este o celulă solară cristalină. Stratul subțire de siliciu din partea superioară captează o parte din lumina solară înainte ca aceasta să atingă stratul cristalin și, de asemenea, absoarbe o parte din lumina solară reflectată de straturile inferioare. Este foarte subțire, astfel încât cea mai mare parte a luminii solare trece direct, iar lumina solară care trece prin partea de mijloc, adică prin stratul cristalin, este absorbită de stratul amorf subțire de sub el. Prin construirea unui panou sandwich format din trei straturi fotovoltaice diferite, numit celulă solară heterojoncțională, se pot obține randamente de 21 % sau mai mult. Această valoare este comparabilă cu cea a panourilor care utilizează tehnologii diferite pentru a obține performanțe ridicate.
Compararea modulelor PERC, TopCon și Heterojunction
Disponibilitatea noilor module TopCon la Solarity
Solarity are o cantitate suficientă de module Topcon N în stoc. În prezent, Solarity poate furniza pe piață module TopCon cu două fețe de 565 W, acesta fiind cel mai căutat produs pe piață din această clasă de putere. Solarity va avea în curând și module TopCon cu o clasă de putere mai mare pentru proiecte C&I, atât de tip normal, cât și cu două fețe. Clasa de putere va fi de 656 W și peste, deoarece Canadian Solar va furniza module cu o putere de până la 690 W.
Autor: Ahmad Al Azzam, Technical Support Jordan
Postări care s-ar putea să vă intereseze:
- Sisteme de stocare a energiei în baterii (BESS) și avantajele acestora
- Analiza aprofundată a invertoarelor cu sisteme de stocare a energiei (ESS) de la cele mai vândute 5 branduri
- Compararea soluțiilor K2 și Aerocompact pentru acoperișuri plate
- Stocarea energiei în baterii comerciale cu back-up
- Modulele fotovoltaice de tip N TopCon de la compania Canadian Solar
Abonați-vă la newsletterul nostru
pentru a nu rata nicio noutate!
