Descripción general de la tecnología y las ventajas de los módulos fotovoltaicos de Topcon
La tecnología de módulo fotovoltaico (PV) TOPCon (contacto pasivado con óxido de túnel) representa los últimos avances en la industria solar para mejorar la eficiencia de las células y reducir costos. El núcleo de la tecnología TOPCon radica en su estructura de contacto de pasivación única, que reduce efectivamente la recombinación de portadores en la superficie celular, mejorando así la eficiencia de conversión de la célula.
Aspectos técnicos destacados
Estructura de contacto de pasivación: Las células TOPCon preparan una capa de óxido de silicio súper delgada (1-2 nm) en la parte posterior de la oblea de silicio, seguida de la deposición de una capa de silicio policristalino dopado. Esta estructura no sólo proporciona una excelente pasivación de la interfaz, sino que también forma un canal de transporte selectivo de portadores, permitiendo el paso de los portadores mayoritarios (electrones) y evitando que los portadores minoritarios (huecos) se recombinen, aumentando así significativamente el voltaje de circuito abierto (Voc) de la celda y el llenado. factor (FF).
Alta eficiencia de conversión: La eficiencia máxima teórica de las células TOPCon llega al 28.7%, significativamente más alta que el 24.5% de las células PERC de tipo P tradicionales. En aplicaciones prácticas, la eficiencia de la producción en masa de las celdas TOPCon ha superado el 25%, con potencial para seguir mejorando.
Baja degradación inducida por la luz (LID): Las obleas de silicio tipo N tienen una menor degradación inducida por la luz, lo que significa que los módulos TOPCon pueden mantener un rendimiento inicial más alto en el uso real, reduciendo la pérdida de rendimiento a largo plazo.
Coeficiente de temperatura optimizado: El coeficiente de temperatura de los módulos TOPCon es mejor que el de los módulos PERC, lo que significa que en ambientes de alta temperatura, la pérdida de generación de energía de los módulos TOPCon es menor, especialmente en regiones tropicales y desérticas donde esta ventaja es particularmente evidente.
Compatibilidad: La tecnología TOPCon puede ser compatible con las líneas de producción PERC existentes y requiere solo unos pocos dispositivos adicionales, como equipos de difusión de boro y deposición de películas delgadas, sin la necesidad de apertura y alineación trasera, lo que simplifica el proceso de producción.
Proceso de producción
El proceso de producción de las células TOPCon incluye principalmente los siguientes pasos:
Preparación de oblea de silicio: En primer lugar, se utilizan obleas de silicio tipo N como material base para la celda. Las obleas tipo N tienen una mayor vida útil de los portadores minoritarios y una mejor respuesta a la luz débil.
Deposición de capa de óxido: Se deposita una capa superfina de óxido de silicio en la parte posterior de la oblea de silicio. El espesor de esta capa de óxido de silicio suele estar entre 1 y 2 nm y es la clave para lograr el contacto de pasivación.
Deposición de silicio policristalino dopado: Sobre la capa de óxido se deposita una capa de silicio policristalino dopado. Esta capa de silicio policristalino se puede lograr mediante tecnología de deposición química de vapor a baja presión (LPCVD) o deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD).
Tratamiento de recocido: El tratamiento de recocido a alta temperatura se utiliza para cambiar la cristalinidad de la capa de silicio policristalino, activando así el rendimiento de pasivación. Este paso es crucial para lograr una baja recombinación de interfaz y una alta eficiencia celular.
Metalización: Se forman líneas de rejilla metálica y puntos de contacto en la parte delantera y trasera de la celda para recolectar portadores fotogenerados. El proceso de metalización de las celdas TOPCon requiere especial atención para evitar dañar la estructura de contacto de pasivación.
Prueba y clasificación: Una vez finalizada la fabricación de las celdas, se realizan pruebas de rendimiento eléctrico para garantizar que las celdas cumplan con los estándares de rendimiento predeterminados. Luego, las celdas se clasifican según parámetros de rendimiento para satisfacer las necesidades de los diferentes mercados.
Ensamblaje del módulo: Las celdas se ensamblan en módulos, generalmente encapsulados con materiales como vidrio, EVA (copolímero de etileno-acetato de vinilo) y una lámina posterior para proteger las celdas y proporcionar soporte estructural.
Ventajas y desafíos
Las ventajas de la tecnología TOPCon radican en su alta eficiencia, bajo LID y buen coeficiente de temperatura, todo lo cual hace que los módulos TOPCon sean más eficientes y tengan una vida útil más larga en aplicaciones reales. Sin embargo, la tecnología TOPCon también enfrenta desafíos de costos, especialmente en términos de inversión inicial en equipos y costos de producción. Con continuos avances tecnológicos y reducción de costos, se espera que el costo de las células TOPCon disminuya gradualmente, mejorando su competitividad en el mercado fotovoltaico.
En resumen, la tecnología TOPCon es una dirección importante para el desarrollo de la industria fotovoltaica. Mejora la eficiencia de conversión de las células solares a través de la innovación tecnológica manteniendo la compatibilidad con las líneas de producción existentes, proporcionando un fuerte apoyo técnico para el desarrollo sostenible de la industria fotovoltaica. Con un progreso tecnológico continuo y una reducción de costos, se espera que los módulos fotovoltaicos TOPCon dominen el mercado fotovoltaico en el futuro.
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