PERC vs TOPCon vs HJT vs BC: Неліктен күн элементтері бағасы мен тиімділігі бойынша соншалықты ерекшеленеді
Осы шығарылымның негізгі сұрағы
P-типтен N-типке, PERC-тен TOPCon, HJT және BC-ге дейін, бұл әріптер шын мәнінде нені білдіреді? Олар қандай әртүрлі мәселелерді шешеді және жеткізу тізбегі мамандары оларды таңдағанда неге назар аударуы керек?
Жеткізуші А: «Біздің TOPCon модулі 22,5% тиімділікке жетеді, бұл PERC-тен бір пайызға жоғары» дейді. Жеткізуші В: «Біздің HJT модулінің температуралық коэффициенті жақсырақ және ыстық жағдайда көбірек энергия өндіреді» дейді. Жеткізуші С: «Біздің BC модулінің алдыңғы жағында тор сызықтары жоқ, ол таза көрінеді және таратылған жобаларға жарамды» дейді.
Сонда оларды қалай салыстыру керек? Егер сіз тек баға мен номиналды тиімділікке қарасаңыз, сіз шынымен маңызды нәрселерді жіберіп аласыз:
Әртүрлі технологиялық бағыттардың жаппай өндірістегі шығымдылығы әртүрлі, бұл жеткізу тұрақтылығына әсер етеді.
Күміс пастасын тұтыну әртүрлі (HJT жоғары), бұл шығындар үрдісіне және жеткізу тәуекеліне әсер етеді.
Деградация механизмдері әртүрлі (P-типте LID, N-типте LeTID бар), бұл кепілдік талаптарына әсер етеді.
Процесс температуралары әртүрлі (HJT төмен температуралы процесс), бұл жабдыққа, инвестициялық табалдырықтарға және жалпы жеткізуші ландшафтына әсер етеді.
Бұл шығарылым технологиялық бағыттарды салыстырудың толық шеңберін құруға көмектеседі.
Бір сөйлеммен түсіну
PERC - P-тип технологиясының шыңы (артқы пассивация), TOPCon - негізгі N-типті жаппай өндіру бағыты (контактілі пассивация), HJT - жоғары өнімді төмен температуралы бағыт (гетероқосылыс интерфейсінің пассивациясы), ал BC электродтарды артқы жағына жылжытатын эстетикалық шешім. Олар бір мәселені әртүрлі қырынан шешеді: тиімділік шығындарын азайту.
Қарапайым ұқсастық
Күн батареясының тиімділігінің жоғалуы бес қабатты үйдің әр қабатынан су ағып кетуіне ұқсас:
Бірінші қабаттағы ағып кету (жұтылу шығыны): жарық жұтылмай өтіп кетеді.
Екінші қабаттағы ағып кету (термализация шығыны): жоғары энергиялы фотондардың артық энергиясы жылуға айналады.
Үшінші қабаттағы ағып кету (рекомбинация шығыны): электрондар мен тесіктер бөлінбей тұрып қайта қосылады.
Төртінші қабаттағы ағып кету (кедергі шығыны): ток элемент пен электродтарда кедергіге ұшырап, жылуға айналады.
Бесінші қабаттағы ағып кету (көлеңкелеу шығыны): алдыңғы электродтар күн сәулесінің бір бөлігін жауып тастайды.
PERC негізінен үшінші қабатты (артқы рекомбинация) жөндейді. TOPCon негізінен үшінші қабаттың контакт бөлігін (контакт рекомбинациясы) жөндейді. HJT үшінші қабатты (интерфейс пассивациясы) толығымен дерлік жаңартады. BC негізінен бесінші қабатты (электродтарды артқа жылжыту арқылы көлеңкелеуді жою) жөндейді.
Жеткізу тізбегі туралы ескерту: әртүрлі маршруттар әртүрлі қабаттарды жөндейді, бірақ әр қабатты жөндеудің құны мен қиындығы әртүрлі. Сіз тек тиімділік санын ғана емес, «қайда инвестиция салу, қанша шығынды үнемдеуге болады және қандай баға төлеуге дайынсыз» деген ымыраны таңдайсыз.
PERC: артқы жағына қорғаныс пленкасын қосу
P-типі және N-типі: субстратты таңдау
| Элемент | P-типті вафли | N-типті вафли |
|---|---|---|
| Допинг | Бор | Фосфор |
| Негізгі тасымалдаушы | Тесіктер | Электрондар |
| LID деградациясы | Байқалады (бор-оттегі рекомбинациясы) | Төмен |
| Қоспаларға сезімталдық | Жоғары | Төмен (жоғары азшылық тасымалдаушылардың өмір сүру ұзақтығы) |
| Өкіл технология | PERC | PERC |
TOPCon, HJT, кейбір BC
Тренд: N-типі P-типін негізгі ағым ретінде алмастыруда, себебі N-типті вафлилерде азшылық тасымалдаушылардың өмір сүру ұзақтығы жоғары (электрондар «ұзағырақ» өмір сүреді) және озық пассивациямен үйлескенде жоғары тиімділікке қол жеткізуге болады.
PERC — Passivated Emitter and Rear Cell (пассивтендірілген эмиттер және артқы ұяшық) дегенді білдіреді. Дәстүрлі P-типті ұяшықтың артқы жағына мыналарды қосады:
Артқы рекомбинацияны азайту үшін Al2O3 (алюминий оксиді) пассивация қабаты.
Артқы шағылысуды арттыру үшін SiNx (кремний нитриді) қорғаныс қабаты, сіңірілмеген фотондарды кері шағылыстырып, оларға екінші рет сіңу мүмкіндігін береді.
Негізгі жоғалтулар: артқы рекомбинация және артқы өткізу шығыны.
Жеткізу тізбегінің ерекшеліктері: ең жетілген технология, ең толық жеткізу тізбегі, ең төмен құны, бірақ тиімділік шегі шамамен 23,5%. Бұл ең үлкен орнатылған база, қосалқы бөлшектер мен ауыстыру оңай.
TOPCon: дәлдік контакт қақпасы
TOPCon — Tunnel Oxide Passivated Contact (туннельдік оксид пассивтендірілген контакт) дегенді білдіреді. Негізгі құрылым: N-типті пластинаның артқы жағында өте жұқа оксид қабаты (SiO2, шамамен 1-2 нм) жасалады, содан кейін допирленген поликремний қабатымен жабылады.
Оксид қабаты қақпа сияқты әрекет етеді, азшылық тасымалдаушылардың (тесіктер) рекомбинациясын блоктайды, ал көпшілік тасымалдаушылардың (электрондар) туннельдеуіне мүмкіндік береді (бұл «туннельдеу»).
Допирленген поликремний қабаты жақсы электрлік контактіні қамтамасыз етеді және контактілі кедергіні төмендетеді.
Негізгі жоғалтулар: металл контакті аймағындағы рекомбинация және контактілі кедергі.
Жеткізу тізбегінің ерекшеліктері: PERC желілерімен жоғары үйлесімді (жаңартуға болады) және қазіргі уақытта N-типті жаппай өндірістің негізгі бағыты. Күміс пастасының шығынын, оксид қабатының өнімділігін және деградация деректерін бақылаңыз.
HJT: пластинаны қоршайтын екі қорғаныс қабаты
HJT — Heterojunction Technology (гетеротүйіспелі технология) дегенді білдіреді. Құрылымы: N-типті кристалды кремний пластинасының екі жағына ішкі аморфты кремний қабаты (i-a-Si:H) пассивация ретінде тұндырылады, содан кейін допирленген аморфты кремний қабатымен, соңында мөлдір өткізгіш оксидпен (TCO) жабылады.
«Гетеро» кристалды кремний мен аморфты кремний екі түрлі жартылай өткізгіш материалдар екенін білдіреді.
Екі i-a-Si:H қабаты тамаша беттік пассивацияны қамтамасыз етеді.
Бүкіл процесс төмен температурада (<200°C, ал PERC/TOPCon 800°C+ қажет етеді) аяқталады.
Негізгі жоғалтулар: беттік рекомбинация және температуралық жоғалту (төмен температура коэффициенті, ыстықта жақсы өнімділік).
Жеткізу тізбегінің ерекшеліктері: жоғары тиімділік және жақсы температуралық мінез-құлық, бірақ үлкен жабдық инвестициясы, күміс пастасының жоғары шығыны және мақсаттарға (TCO үшін ITO) қажеттілік. Төмен температуралық процесс оны қолданыстағы жоғары температуралық желілермен үйлесімсіз етеді және жаңа қуаттылықты қажет етеді.
BC / IBC: электродтарды артқы жаққа жылжыту
BC — Back Contact (артқы контакт), ал IBC — Interdigitated Back Contact (аралас артқы контакт). Дәстүрлі элементтің алдыңғы жағында металл тор сызықтары (электродтар) бар, олар күн сәулесінің шамамен 5%-7% бөгейді. BC технологиясы барлық оң және теріс электродтарды артқы жаққа орналастырады, алдыңғы жағын толығымен көлеңкесіз қалдырады.
Қалай жұмыс істейді: P+ және N+ аймақтары артқы жағында кезектесіп орналасып, жергілікті PN өткелдерін құрайды, оң және теріс электродтар араласады.
Негізгі жойылатын шығындар: алдыңғы электродтың көлеңкелеуі.
Жеткізу тізбегінің ерекшеліктері: таза алдыңғы жақ (тор сызықтары жоқ) және жоғары тиімділік, бірақ күрделі процесс, үлкен өнімділік қиындықтары және көптеген патенттік кедергілер. Жоғары деңгейдегі таратылған нарыққа жарамды.
Тиімділік жоғалту картасына шолу
| Шығын түрі | Принцип | PERC | TOPCon | HJT | BC |
|---|---|---|---|---|---|
| Жұтылу шығыны | Фотондар өтеді/шағылысады | Артқы шағылысу жақсартылған | Бірдей | Бірдей | Алдыңғы көлеңкелеу жоқ |
| Термализация шығыны | Жоғары энергиялы фотондардың артық энергиясы жылуға айналады | Бірдей (таңдалған жолаққа байланысты, маршрут бойынша өзгерту қиын) | Бірдей | Бірдей | Бірдей |
| Беттік рекомбинация | Беттік ақаулар тасымалдаушыларды ұстайды | Алдыңғы пассивация | Алдыңғы + артқы | Тамаша екі жақты пассивация | Субстратқа байланысты |
| Контактілі рекомбинация | Металл контактідегі рекомбинация | — | Туннельдік оксид | Аморфты кремний оқшаулауы | Дизайнға байланысты |
| Кедергі шығыны | Ток жолының қызуы | Стандартты | Төмен (поликремний контактісі) | TCO сапасына байланысты | Ұзағырақ артқы жол |
| Көлеңкелеу шығыны | Алдыңғы электродтың көлеңкелеуі | Иә | Иә | Иә | Әрең жоқ |
| Температуралық жоғалту | Жоғары температурада тиімділіктің төмендеуі | Орташа | Жақсырақ | Ең жақсы | Жақсырақ |
Иллюстрациялық нұсқаулық
1-сурет: P-типі мен N-типін салыстыру
Сол жақ баған (көк реңктер): P-типті вафли, бормен допингтелген, негізгі тасымалдаушылар - тесіктер, LID деградациясы айқынырақ, өкілдік технология PERC. Оң жақ баған (жасыл реңктер): N-типті вафли, фосформен допингтелген, негізгі тасымалдаушылар - электрондар, азшылық тасымалдаушылардың өмір сүру ұзақтығы жоғары, өкілдік технология TOPCon/HJT/BC. P-типі мен N-типі арасындағы негізгі айырмашылық допинг элементі мен негізгі тасымалдаушы түрінде, ал N-типі ұзағырақ тасымалдаушы өмір сүру ұзақтығы мен жетілдірілген пассивацияның арқасында жоғары тиімділікке жете алады.
2-сурет: PERC / TOPCon / HJT / BC көлденең қимасын салыстыру
Төрт баған, әрқайсысы бір ұяшықтың тік көлденең қимасын көрсетеді, PN өткелінің орны қызыл үзік шеңбермен белгіленген. PERC және TOPCon-да PN өткелі алдыңғы жағында, HJT-де екі жағында гетероөткелдер бар, ал BC-де PN өткелі толығымен артқы жағында. Жеткізу тізбегін оқу: көп қабаттар көп процесс қадамдарын және үлкен шығымдылық қиындықтарын білдіреді. HJT-де ең аз қабаттар, бірақ төмен температуралы жұқа пленкалар қолданылады, TOPCon-де қолданыстағы желілерге ең жақын орташа қабат саны, ал BC-де ең күрделі артқы құрылым бар.
3-сурет: Күн тиімділігін жоғалту картасы
Технологиялық бағыттар шайқасы негізінен екінші және үшінші сақиналардағы жоғалтуларды жақсартуға бағытталған. Бірде-бір технология барлық жоғалтуларды бірден толық шеше алмайды. Жеткізу тізбегін оқу: екі технология арасындағы тиімділік айырмашылығын салыстырғанда, айырмашылық қай жоғалту қабатынан келетінін нақты сұраңыз, өйткені бұл айырмашылықтың нақты ма, әлде тек зертханалық нәтиже ме, және ол жоғары температура немесе әлсіз жарық сияқты әртүрлі жағдайларда сақтала ма, соны анықтайды.
Осы шығарылымдағы негізгі терминдер
| Термин | Ағылшынша | Бір жолды түсіндірме | Неліктен жеткізу тізбегі білуі керек |
|---|---|---|---|
| PERC | Passivated Emitter and Rear Cell | Рекомбинацияны азайту үшін P-типті ұяшықтың артқы жағына қосылған пассивация қабаты | Ең үлкен орнатылған база, ең жетілген жеткізу тізбегі, ауыстыру оңай |
| TOPCon | Туннельдік оксид пассивацияланған контакт | Контакттық рекомбинацияны азайту үшін туннельдік оксид қолданылатын N-типті элемент | Қазіргі негізгі N-типті бағыт, шығымдылық пен күміс пастасын бақылаңыз |
| HJT | Гетероқұрылымдық технология | Екі жақты пассивациясы бар кристалды-аморфты кремний гетероқұрылымы | Жоғары тиімділік әлеуеті, үлкен жабдық инвестициясы, күміс пайдалану мен нысаналарды бақылаңыз |
| BC/IBC | Артқы контакт / Аралас артқы контакт | Көлеңкелеуді жою үшін электродтар толығымен артқы жаққа ауыстырылды | Күрделі процесс, шығымдылық қиындығы, патенттік шектеулер |
| Пассивация | Пассивация | Ақаулар мен рекомбинацияны азайту үшін кремний бетін материал қабатымен жабу | Пассивация сапасы деградация мен қызмет мерзімін анықтайды |
| Күміс пастасы | Күміс пастасы | Өткізгіш электрод торларын жасау үшін қолданылатын күміс қосылған паста | Күміс бағасы элемент құнына әсер етеді, HJT күміс пайдалануы назарда |
| LID | Жарық индукцияланған деградация | Жарық P-типті модульдерде тиімділіктің төмендеуіне әкеледі | P-типті модуль кепілдігінде LID ескерілуі керек |
| LeTID | Жарық пен жоғары температура индукцияланған деградация | Жарық пен жоғары температура деградациясы, N-тип те сезінуі мүмкін | N-типті модульдер үшін деградация назары |
Жалпы қате түсініктер
Қате түсінік 1: TOPCon - бұл жай ғана жаңартылған PERC. Дұрыс түсіну: TOPCon N-типті пластиналарды пайдаланады (PERC P-типті пайдаланады), ал пассивацияланған контакт дизайн тұжырымдамасы PERC-тен мүлдем өзгеше. Кейбір PERC желілерін TOPCon-ға жаңартуға болатынымен, бұл екі ұрпақ технологиясы.
Қате түсінік 2: HJT TOPCon-ды толығымен алмастыра алады. Дұрыс түсіну: HJT жоғары тиімділікке және төмен процесс температурасына ие, бірақ үлкен жабдық инвестициясы, жоғары күміс пастасын тұтыну (TOPCon-ға қарағанда шамамен екі есе) және нысаналар қажет. Әрқайсысының өз қолайлы сценарийлері мен тұтынушы топтары бар.
Қате түсінік 3: Ең жоғары тиімділік технологиясы ең жақсы болуы керек. Дұрыс түсіну: жалпы шығынды, соның ішінде жаппай өндіріс шығымын, материал құнын (әсіресе күміс пен мақсаттар), деградацияны, температура коэффициентін, әлсіз жарыққа реакцияны және жеткізу тұрақтылығын ескеру қажет. Номиналды тиімділік - техникалық бағалаудың бір ғана өлшемі.
Қате түсінік 4: BC модулінің алдыңғы жағында тор сызықтары жоқ, сондықтан оның тиімділігі ең жоғары болуы керек. Дұрыс түсіну: BC электродтарды артқы жағына жылжытады, алдыңғы көлеңкелеу шығынын жояды, бірақ артқы процесс күрделірек және артқы кедергі жолы ұзағырақ. BC тиімділік артықшылығы белгілі бір жағдайларда айқын, бірақ ол әр сценарийде оңтайлы емес.
Жеткізу тізбегінің назар аударатын тұстары
Технологиялық бағытты таңдау келесі 5-10 жылға жеткізу тұрақтылығын таңдаумен тең.
Қуат пен жеткізу: PERC ең үлкен қуатқа ие, бірақ TOPCon ауыстырылуда. Жеткізушілерді бағалау кезінде олардың N-типті қуат үлесі мен өндірісті кеңейту прогрессін қараңыз.
Күміс пастасына тәуелділік: күміс - пластинадан кейінгі элементтің екінші үлкен шығыны. HJT күміс тұтынуы сала бақылайтын шығындардың шектеуші факторы болып табылады (төмен температуралы күміс пастасы қымбатырақ).
Деградация және кепілдік: N-типті модульдер әдетте P-типтіге қарағанда аз деградацияланады, бірақ LeTID өнімділігі өндірушілер арасында өзгереді. Кепілдік келіссөздерінде нақты деградация қисығын алыңыз.
Қосалқы бөлшектерді сәйкестендіру: ауыстырылатын модульдер бастапқы технологиялық бағыт пен партия параметрлеріне сәйкес келуі керек. Әртүрлі PN өткел конструкциялары бар модульдерді тізбектей қосу сәйкессіздік шығынына әкеледі.
Патенттік тәуекел: BC технологиясының патенттері бірнеше компанияда шоғырланған, сондықтан жеткізу тізбегіндегі отандық алмастыру және қосалқы бөлшектер нарығы шектеулі болуы мүмкін.
Жеткізу тізбегі туралы ескерту: модуль технологиясының бағытын таңдау тек бүгінгі тиімділік пен баға туралы емес, бұл келесі 25 жылдағы жеткізу тұрақтылығы мен қосалқы бөлшектердің қолжетімділігінің болжамы. TOPCon қазіргі уақытта "жоғары сенімділік" таңдауы, HJT "жоғары болашақ әлеуеті" таңдауы, ал BC "белгілі сценарийлерде жоғары құндылық" таңдауы.
Бір сөйлеммен қорытынды
PERC артқы жағын жөндейді, TOPCon контактіні жөндейді, HJT интерфейсті жөндейді, ал BC көлеңкелеуді жөндейді. Осы төрт технология арасындағы бәсекенің негізгі логикасы - тиімділік жоғалту картасындағы әртүрлі нүктелерді жамау, ал сіздің сатып алу шешіміңіз - жетілу, шығын, тиімділік және жеткізу қауіпсіздігі арасындағы көп мақсатты теңгерім.
Ooitech көзқарасы
Ooitech сенімі: PERC, TOPCon, HJT және BC бір тиімділік саны үшін жарыс емес, тиімділік жоғалту картасындағы төрт түрлі патч, ал ақылды таңдау - жетілу, құн, тиімділік және ұзақ мерзімді жеткізу қауіпсіздігін теңестіретін таңдау.
