PERC vs TOPCon vs HJT vs BC: Неліктен күн батареялары баға мен тиімділікте соншалықты ерекшеленеді
Мазмұны
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». Жеткізуші В: «Біздің HJT модулінің температуралық коэффициенті жақсырақ және ыстық жағдайда көбірек энергия өндіреді». Жеткізуші С: «Біздің BC модулінің алдыңғы жағында тор сызықтары жоқ, ол таза көрінеді және таратылған жобаларға жарамды».
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 талаптарға 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 (гетероөткелді интерфейсті пассивация), 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 қалады.
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 ескертуі: әртүрлі маршруттар әртүрлі қабаттарды жөндейді, бірақ әр қабатты жөндеудің құны мен қиындығы әртүрлі. Сіз таңдайтын нәрсе тек тиімділік саны емес, «қайда инвестиция салу, қанша шығынды үнемдеуге болады және қандай баға төлеуге дайынсыз» деген сауда-саттық.
Кәсіби принциптер
P-типі және N-типі: субстратты таңдау
| Элемент | P-типті вафли | N-типті вафли |
|---|---|---|
| Допинг | Бор | Фосфор |
| Негізгі тасымалдаушы | Тесіктер | Электрондар |
| LID деградациясы | Байқалатын (бор-оттегі рекомбинациясы) | Төмен |
| Қоспаларға сезімталдық | Жоғары | Төмен (жоғары азшылық тасымалдаушы өмір сүру ұзақтығы) |
| Өкіл технология | PERC | TOPCon, HJT, кейбір BC |
Тренд: N-типі P-типін негізгі ағым ретінде алмастыруда, себебі N-типті вафлилердің азшылық тасымалдаушы өмір сүру ұзақтығы жоғары (электрондар «ұзағырақ» өмір сүреді) және озық пассивациямен үйлескенде жоғары тиімділікке жетуге болады.
PERC: артқы жағына қорғаныс пленкасын қосу
PERC — Passivated Emitter and Rear Cell (пассивтендірілген эмиттер және артқы ұяшық). 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 қайтарып, 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 контактілі қақпа
TOPCon — Tunnel Oxide Passivated Contact (туннельдік оксид пассивтендірілген контакт). Негізгі құрылым: N-типті пластинаның артқы жағында өте жұқа оксид қабаты (SiO2, шамамен 1-2 нм) жасалады, содан кейін ол допирленген поликремний қабатымен жабылады.
Оксид қабаты қақпа ретінде 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 паста тұтынуын, оксид қабатының өнімділігі мен деградация деректерін қадағалаңыз.
HJT: пластинаны қоршайтын екі қорғаныс қабаты
HJT — Heterojunction Technology (гетероқосылыс технологиясы). Құрылымы: N-типті кристалды пластинаның 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 пастаның жоғары шығыны және мақсаттар қажеттілігі (TCO үшін ITO). Төмен температуралық процесс оны бар жоғары температуралық желілермен үйлесімсіз етеді және жаңа қуаттылықты қажет етеді.
BC / IBC: электродтарды артқы жаққа жылжыту
BC - Back Contact (артқы контакт), 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 бет (тор сызықтары жоқ) және жоғары тиімділік, бірақ күрделі процесс, үлкен өнімділік қиындықтары және көптеген патенттік кедергілер. Ол жоғары деңгейлі таратылған нарыққа жарамды.
Тиімділік жоғалту картасына шолу
| Шығын түрі | Принцип | PERC | TOPCon | HJT | BC |
|---|---|---|---|---|---|
| Жұтылу шығыны | Фотондар өтеді/шағылысады | Артқы шағылысу жақсартылды | Бірдей | Бірдей | Алдыңғы көлеңкелеу жоқ |
| Термализация шығыны | Жоғары энергиялы фотондардың артық энергиясы жылуға айналады | Бірдей (жолақ аралығына 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 контактіндегі 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 | Мүлдем 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 жатыр, 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 тізбегі үшін: қабаттар неғұрлым көп болса, процестік қадамдар соғұрлым көп, бұл өнімділік қиындықтарын арттырады. HJT ең аз қабаттарға ие, бірақ төмен температуралы жұқа пленкаларды пайдаланады, TOPCon қолданыстағы желілерге ең жақын орташа қабат санына ие, ал BC ең күрделі артқы құрылымға ие.
3-сурет: Күн тиімділігінің жоғалту картасы
Технологиялық бағыттар шайқасы негізінен екінші және үшінші сақиналардағы жоғалтуларды жақсартуға бағытталған. Бірде-бір технология барлық жоғалтуларды бірден толық шеше алмайды. Жеткізу тізбегі үшін: 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 | Пассивацияланған эмиттер және артқы ұяшық | P-типті ұяшықтың артқы жағына рекомбинацияны азайту үшін пассивация қабаты қосылған | Ең үлкен орнатылған база, ең жетілген жеткізу тізбегі, ең оңай ауыстыру |
| TOPCon | Туннельдік оксид пассивтелген контакт | Контактілік рекомбинацияны азайту үшін туннельдік оксидті қолданатын N-типті элемент | Қазіргі негізгі N-типті бағыт, шығымдылық пен күміс пастасын қадағалаңыз |
| HJT | Гетероқұрылымдық технология | Екі жақты пассивациясы бар кристалды-аморфты кремний гетероқұрылымы | Жоғары тиімділік әлеуеті, үлкен жабдық инвестициясы, күміс пайдалану мен мақсаттарды қадағалаңыз |
| BC/IBC | Артқы контакт / Аралас артқы контакт | Электродтар толығымен артқы жағына ауыстырылып, көлеңкелеуді жояды | Күрделі процесс, шығымдылық қиындығы, патенттік шектеулер |
| Пассивация | Пассивация | Кремний бетін ақаулар мен рекомбинацияны азайту үшін 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 | LID P-типті модуль кепілдігінде ескерілуі керек |
| LeTID | Жарық және 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 пассивтелген контакт дизайн тұжырымдамасы PERC-тен мүлдем өзгеше. Кейбір PERC желілерін TOPCon-ге жаңартуға болатынымен, бұл екі ұрпақ технологиясы.
Қате түсінік 2: HJT TOPCon-ді толығымен алмастыра алады. Дұрыс түсіну: HJT жоғары тиімділікке және төмен процесс температурасына ие, бірақ үлкен жабдық инвестициясы, жоғары күміс пастасы тұтынуы (TOPCon-ге қарағанда шамамен екі есе көп) және мақсаттар 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 қарау керек. Номиналды тиімділік - техникалық бағалаудың бір ғана өлшемі.
Қате түсінік 4: BC модулінің алдыңғы тор сызықтары жоқ, сондықтан оның тиімділігі ең жоғары болуы керек. Дұрыс түсіну: BC электродтарды артқы жағына жылжытады, алдыңғы көлеңкелеу жоғалуын жояды, бірақ артқы процесс күрделірек және артқы кедергі жолы ұзағырақ. BC тиімділігі белгілі бір жағдайларда айқын, бірақ ол әр сценарийде оңтайлы емес.
Жеткізу тізбегінің назар аударатын нүктелері
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 іске қосу прогрессін қараңыз.
Күміс пастасына тәуелділік: күміс - пластинадан кейінгі элементтегі екінші үлкен шығын. HJT күміс тұтынуы сала бақылайтын шығындардың шектеуі (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: ауыстыру модульдері бастапқы технологиялық бағыт пен партия параметрлеріне сәйкес келуі керек. Әртүрлі PN өткел конструкциялары бар модульдерді тізбектей қосу сәйкессіздік жоғалуына әкеледі.
Патенттік тәуекел: BC технологиясының патенттері бірнеше компанияда шоғырланған, сондықтан жеткізу тізбегі үшін 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 қолжетімділігін болжау. TOPCon қазіргі уақытта "жоғары сенімділік" таңдауы, HJT "жоғары болашақ әлеует" 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.
