เซลล์แสงอาทิตย์ TOPCon คืออะไร?

ผู้ผลิตโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) พยายามค้นหาทางเลือกใหม่ที่ทันสมัยกว่าอยู่เสมอเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแผงโซลาร์เซลล์ การปรับปรุงประสิทธิภาพสามารถทำได้โดยเทคโนโลยีการผลิตเซลล์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ และขณะนี้มีเพียงไม่กี่รายที่แข่งขันกันในตลาดพลังงานแสงอาทิตย์

แนวโน้มโมดูลล่าสุดคาดว่าการเติบโตของตลาดจะมุ่งเน้นไปที่เซลล์แสงอาทิตย์ HJT และ TOPCon

รายงานปี 2022 จากแผนงานเทคโนโลยีระหว่างประเทศสำหรับไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (ITRPV) แสดงให้เห็นแนวโน้มที่คาดหวังในอีก 10 ปีข้างหน้า:

♦ ป.รเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ (Passivated Emitter Rear Contact) ปัจจุบันเป็นผู้นำตลาดโดยมีส่วนแบ่งตลาดประมาณ 75% แต่การคาดการณ์ก็คือส่วนแบ่งของเซลล์ PERC แบบ p-type mono-Si จะลดลงเหลือประมาณ 10% ภายใน 10 ปีข้างหน้า

♦ TOPCon ชนิด N(Tunnel Oxide Passivated Contact) เทคโนโลยีจะได้รับส่วนแบ่งการตลาดจากประมาณ 10% ในปี 2565 มาเป็น 60% ในปี 2576 และกลายเป็นประเภทเวเฟอร์ซิลิคอนกระแสหลัก คาดการณ์ว่าการเพิ่มขึ้นที่ใหญ่ที่สุดจะเกิดขึ้นตั้งแต่ปี 2024

♦ HJT ชนิด N(เซลล์แสงอาทิตย์แบบเฮเทอโรจังค์ชั่น) คาดว่าจะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 9% (พ.ศ. 2566) เป็นมากกว่า 25% ส่วนแบ่งภายในสิบปีข้างหน้า การนำเทคโนโลยีเซลล์ HJT ไปใช้ยังคงประสบปัญหาเนื่องจากต้นทุนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ที่สูงขึ้นและสายการผลิตที่ไม่เข้ากันได้กับเทคโนโลยีในปัจจุบัน กระบวนการนี้จะไม่ครอบคลุมในบทความนี้

PERC แบบ P กับ TopCon แบบ N

เทคโนโลยี PERC เป็นการประนีประนอมที่คุ้มค่าระหว่างประสิทธิภาพและการผลิตจำนวนมาก แต่การเพิ่มประสิทธิภาพแผงโซลาร์เซลล์โดยใช้วิธีนี้เกิดขึ้นในอัตราที่ช้า โมดูล P-type กระแสหลักในปัจจุบันมีประสิทธิภาพประมาณ 21.4% และจะเพิ่มขึ้นเป็น 22.75% ภายใน 10 ปีข้างหน้า

เซลล์แสงอาทิตย์ TOPCon ชนิด N ที่ติดตั้งในโมดูล PV มีลักษณะเหมือนกับเซลล์ PERC เซลล์แสงอาทิตย์ชนิด P และชนิด N ทำจากแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน ความแตกต่างระหว่างพวกเขาอยู่ที่วิธีที่แผ่นเวเฟอร์ถูกเจือด้วยสารเคมีเพื่อปรับปรุงการผลิตไฟฟ้า

โดยสรุป เซลล์ชนิด P จะถูกเจือด้วยโบรอน ในขณะที่เซลล์ชนิด N จะถูกเจือด้วยฟอสฟอรัส เมื่อเปรียบเทียบกับฟอสฟอรัสจะสลายตัวน้อยกว่าโบรอนเมื่อสัมผัสกับออกซิเจน นอกจากนี้ การเติมฟอสฟอรัสยังช่วยเพิ่มอิเล็กตรอนอิสระให้กับแผ่นเวเฟอร์ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

ดังนั้นโมดูลที่ใช้ประเภท N จึงสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นได้ ประสิทธิภาพในปัจจุบันที่เกือบ 22.5% จะเพิ่มขึ้นถึง 24% หรือมากกว่านั้นภายใน 10 ปีข้างหน้าตามการประมาณการ

ปัญหาของกระบวนการผลิตแบบ N คือยังมีราคาแพงกว่าอยู่

ข้อดีของเทคโนโลยี TOPCon?

1- กระบวนการผลิต

โมดูล TOPCon สามารถผลิตได้ด้วยเครื่องจักรจริงแบบเดียวกับโมดูลประเภท P ซึ่งหมายความว่าการใช้เซลล์ TOPCon ไม่จำเป็นต้องใช้เงินลงทุนสูงสำหรับผู้ผลิต

2- ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น

จากข้อมูลของสถาบัน Fraunhofer ISE ประสิทธิภาพสามารถเกิน 25% ได้ ประสิทธิภาพทางทฤษฎีสูงสุดของเซลล์ PERC คือประมาณ 24%

3- การย่อยสลายที่ต่ำกว่า

โมดูล TOPCon มีกำลังการย่อยสลายพลังงานต่ำกว่าในช่วงปีที่ 1 และในช่วง 30 ปีของการใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อเทียบกับแผง PERC

4- ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำกว่า

เซลล์ TOPCon มีความทนทานต่อสถานการณ์สภาพอากาศสุดขั้วได้ดีกว่า

5- อัตราสองหน้า

ปัจจัยสองหน้าสำหรับโมดูล PERC PV ได้รับการกำหนดโดยเฉลี่ยให้อยู่ที่ประมาณ 70% เทียบกับสูงถึง 85% สำหรับแผง TOPCon โดยจะรวบรวมพลังงานจากด้านหลังมากกว่าเมื่อเทียบกับโมดูล PERC แบบสองหน้า ซึ่งเหมาะสำหรับโครงการสาธารณูปโภคแบบติดตั้งภาคพื้นดิน ในเชิงสุนทรีย์แล้ว พวกมันยังดูน่าดึงดูดยิ่งกว่าแผงโซลาร์เซลล์ PERC อีกด้วย

6- ประสิทธิภาพแสงน้อย

โมดูล TOPcon มีประสิทธิภาพสูงกว่าในสภาพแสงน้อย ซึ่งช่วยขยายระยะเวลาการผลิตไฟฟ้าในระหว่างวัน และปรับปรุงประสิทธิภาพของการติดตั้งเมื่อเวลาผ่านไป

ข้อเสียของเทคโนโลยี TOPCon?

ปัญหาสำคัญประการหนึ่งของเซลล์ TOPCon เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ PERC คือเซลล์เหล่านี้ต้องการธาตุเงิน (Ag) ในปริมาณที่มากขึ้นในการผลิต

ทั้ง TOPCon และ PERC ใช้ซิลเวอร์เพสต์ในระหว่างการผลิต อย่างไรก็ตาม TOPCon ใช้ซิลเวอร์เพสต์ที่เซลล์ทั้งสองข้าง ซึ่งหมายความว่าต้นทุนจะไม่ต่ำกว่า PERC เลย

กระบวนการผลิตใหม่อาจมีประสิทธิภาพในการลดปริมาณเงินที่ต้องการ ในขณะที่ยังคงให้ประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกันหรือสูงกว่า ในทางกลับกันต้นทุนที่ลดลงจะทำให้เทคโนโลยีนี้เข้าสู่ตลาดในราคาที่สมเหตุสมผล

มีประเด็นทางเทคนิคอื่นๆ ที่กล่าวถึงในที่อื่น: การสะสมของโบรอน ข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับสภาพห้องปลอดเชื้อที่ต้องปฏิบัติตาม และการที่ตัวปล่อยแบบเลือกในปัจจุบันไม่สามารถนำไปใช้กับตัวปล่อยด้านหน้าของ TOPCon ปัญหาเหล่านี้อยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้