TOPCon пен PERC LCA: жалғыз экологиялық ымыра
Мазмұны
Қысқа жауап: TOPCon-ды PERC-пен салыстыратын өмірлік циклді бағалау TOPCon-ды күмістен басқа барлық дерлік экологиялық көрсеткіштер бойынша жақсырақ деп табады. Екі архитектура шамамен бірдей процестік тізбекті пайдаланады, сондықтан айырмашылық артқы жағында қосылатын нәрсеге және оның материалдарға қанша тұратынына шоғырланады. TOPCon-ның артықшылығы әр пластина үшін жоғары тиімділіктен туындайды, бұл поликремний мен пластина жасаудың жоғары ағындық әсерін көбірек ваттқа таратады. Ерекшелік — күміс: металдау пастасының өмірлік циклдегі әсер үлесі оның массасынан әлдеқайда жоғары — зерттеудегі сандар шағын массалық үлестің үлесін 9,6% және салыстырмалы деңгейлерде көрсетеді, ал басқа жерлерде процестік деңгейдегі қысқартулар 26%, 41% және 78%-ға жетеді. 2030-жылдардың ортасына дейінгі болжамдар ITRPV болжамдары бойынша күміс қарқындылығы жылына шамамен 10%-ға төмендейді деп күтеді. Тепе-теңдік тар, бірақ шынайы, және дәл осы себептен күмісті азайту қазір басты тақырыпқа айналды.
PV модуль өндірісі · Jerry, Ooitech
Өнім туралы ақпарат
TOPCon Beats PERC барлық жерде дерлік, күмістен басқа
Жақында өткен өндіріс желісін жаңарту жиналысында бір сұрақ қайта-қайта көтерілді: егер PERC желісі TOPCon-ға ауыстырылса, көміртегі есебі шынымен мағыналы бола ма?
Жақында жүргізілген өмірлік циклді бағалау нақты сандық жауап береді. Maximising environmental savings from silicon photovoltaics manufacturing to 2035, Nature Communications 17, 2311 (2026), DOI: 10.1038/s41467-026-69165-x, TOPCon PERC-тен 16 экологиялық әсер категориясының 15-індежақсырақ. Көміртегі ізі шамамен 6.5% Вт-қатөмендейді, бірақ бағасы - металл ресурстарын пайдаланудың 15.2% артуы, негізінен екі жақты күміс пастасынан күміс тұтынудың жоғарылауына байланысты.
Қарапайым өндірістік тілмен айтқанда: TOPCon көптеген көрсеткіштер бойынша PERC-тен таза, бірақ күміс - ол әлі де ұтылатын жалғыз орын.
1-суреттегі нормаланған бағандық диаграмма хабарламаны өте тікелей жеткізеді. Күміске қатысты металл ресурстарын пайдалану жалғыз айқын теріс элемент, ал қалған экологиялық көрсеткіштердің көпшілігі жақсарады.
Техникалық Параметрлер
Базалық сценарийден негізгі LCA сандары
Зерттеудегі базалық сценарий Қытайда өндірілген, Орталық Еуропаға тасымалданған модульдерге негізделген, 2023 жылғы технологиялық болжамдарды қолданады. TOPCon жаңартуларын бағалайтын өндірушілер мен инвесторлар үшін бірнеше сандар ерекше маңызды.
| Көрсеткіш | TOPCon нәтижесі / Қорытынды | Салыстыру немесе Мағынасы |
|---|---|---|
| Климаттың өзгеруіне әсері | Еуропалық өндіріс үшін 0.40 кг CO₂-экв/Вт, Қытайдың орташа көрсеткіші 0.73, Үндістан үшін 0.95 | TOPCon бірдей шекаралық жағдайларда PERC-тен шамамен 6.5% төмен |
| Металл ресурстарын пайдалану | TOPCon 15.2% жоғары | Негізінен екі жақты күміс пастасынан туындайды; PERC артқы жағында Ag + Al қолданылады |
| Қалған 14 экологиялық санат | Жалпы 2–10% төмендеді | Тұщы су эвтрофикациясы, қатты бөлшектер, фотохимиялық озон түзілуі, қазбалы ресурстарды пайдалану және басқаларды қамтиды |
| Басым өндіріс кезеңі | Вафли кезеңі 16 көрсеткіштің 12-сінде басым | Кремнийді тазарту электр энергиясы ең үлкен ыстық нүкте болып табылады |
| Вафли электр энергиясының үлесі | Модульдің жалпы климаттық әсерінің 89.9% | Поликремний мен вафли өндірісінде қолданылатын электр энергиясының көміртегі сыйымдылығы шешуші болып табылады |
| Металлизация үлесі | Модуль деңгейіндегі металл ресурстарына әсердің 53% | Ұяшық кезеңінде металлизация металл ресурстарына әсердің 98.3% құрайды |
Экологиялық шығындар шынымен қайдан келеді
2-сурет TOPCon модулін вафли, ұяшық, модуль және тасымалдау кезеңдеріне бөледі. Нәтиже тек ұяшық желісін оңтайландыруға назар аударатындар үшін өте қолайлы емес: ең үлкен экологиялық ыстық нүкте TOPCon ұяшық процесінің өзі емес, жоғары ағындағы кремний мен вафли кезеңі болып табылады.
Кремнийді тазарту электр энергиясы вафли кезеңінің әсерінің 85%құрайды, ал вафли электр энергиясы модульдің жалпы климаттық әсерінің 89.9% үлесін құрайды. Басқаша айтқанда, пассивация тамаша болса және паста тұтыну шекке жеткізілсе де, егер поликремний мен вафли көмірмен қаныққан электр энергиясымен өндірілсе, көміртегі нәтижесі әлі де нашар болуы мүмкін.
Жасуша сатысындағы жалғыз нақты проблема – күміс. Металдандыру үлесі 53% толық модуль деңгейіндегі металл ресурсы көрсеткішінің 98.3% жасуша сатысында. Бұл мыс жалату, шинаны азайту, көп шиналы оңтайландыру және күмісті азайту технологияларының бағытын қатты қолдайды.
Техникалық артықшылықтар
TOPCon нақты не жақсартады
LCA тұрғысынан TOPCon артықшылығы – бұл жоғары тиімділік туралы маркетингтік әңгіме ғана емес. Жоғары конверсиялық тиімділік ваттқа шаққандағы материалды пайдалануды азайтады және жүйе шекарасы Wp бойынша есептелген кезде көптеген экологиялық көрсеткіштерді жақсартады.
Ваттқа шаққандағы көміртегі ізі төмен: TOPCon бірдей өндіріс және жеткізу болжамдары бойынша PERC-пен салыстырғанда климаттың өзгеруіне әсерді шамамен 6,5% төмендетеді.
Көптеген әсер ету санаттары бойынша жақсы өнімділік: 16 экологиялық көрсеткіштің 15-і жақсарды, яғни пайда бір ғана көміртегі көрсеткішімен шектелмей, кең ауқымды.
Тиімділікке негізделген материалды үнемдеу: Модульдің жоғары тиімділігі әйнек, инкапсулянт, backsheet, жақтау және басқа аумаққа қатысты материалдардың әр ваттқа шаққандағы жүктемесін азайтады.
Нақты процесті жақсарту бағыты: Күміс мәселесі шоғырланған және өлшенетін, бұл мыс жалату, жіңішке сызықты басып шығару, шина дизайны және пастаны азайту арқылы оны шешуді жеңілдетеді.
Болашақ декарбонизациямен күшті үйлесімділік: Электр желісі тазарған сайын, әсіресе пластина өндірісі төмен көміртекті энергияға қосылғанда, TOPCon өндірістік ізі одан әрі төмендей алады.
Күміс мәселесін елемеуге болмайды
TOPCon екі жақты күміс металдандыруы оған металл ресурсын пайдалануда өлшенетін айыппұл береді. Бұл жалпы LCA артықшылығын жоққа шығармайды, бірақ өндіріс инженерлері үшін басымдықтар тізімін өзгертеді.
TOPCon үшін күмісті азайту – бұл тек шығын мәселесі емес. Бұл сонымен қатар экологиялық кедергі. Егер сала TOPCon-ның экологиялық көшбасшылығын сақтап, ауқымды түрде өсіргісі келсе, ваттқа шаққандағы күміс грамын азайту енді міндетті емес.
Өнімді қолдану
Өндіріс орны және желіні декарбонизациялау көптеген адамдар күткеннен маңыздырақ
Зерттеу 2023 жылдан 2035 жылға дейін Үндістанды, Қытайды, Америка Құрама Штаттарын және Еуропаны салыстырады, екі негізгі айнымалыны ескереді: ITRPV технологиялық прогрессі және EIA төмен-нөлдік көміртекті шығын сценарийлері бойынша желіні декарбонизациялау.
Бірнеше нәтижені есте сақтау керек:
| Сценарий | Климаттық әсер / Үнемдеу | Практикалық мағынасы |
|---|---|---|
| 2023 жылғы еуропалық өндіріс | 0.40 кг CO₂-экв/Втп | Зерттеудегі салыстырылған аймақтар арасындағы ең төменгі көрсеткіш |
| 2023 жылғы Қытайдың орташа көрсеткіші | 0.73 кг CO₂-экв/Втп | Орташа нәтиже, электр энергиясы қоспасынан қатты әсер етеді |
| 2023 жылғы үндістандық өндіріс | 0.95 кг CO₂-экв/Втп | Тізімделген базалық аймақтар арасындағы ең жоғары көрсеткіш |
| 2035 жылға қарай тек технологиялық прогресс | Орташа төмендеу шамамен 0.10 кг/Втп | Тиімділікті арттыру, күмісті азайту және кремнийді үнемдеу көмектеседі, бірақ жалғыз өзі жеткіліксіз |
| Технология және желіні декарбонизациялау | 2035 жылға қарай өндіріс жағындағы CO₂-экв шығарындыларын 8.2 Гт төмендету әлеуеті | Ең үлкен үнемдеу негізінен таза электр энергиясы мен өндіріс орнын таңдаудан келеді |
8.2 Гт үнемдеу әлеуеті өте үлкен, бұл шамамен 2019 жылғы жаһандық антропогендік шығарындылардың 13.9% -на тең. Одан да маңыздысы, бұл үнемдеудің көп бөлігі жай ұяшық құрылымын өзгертуден емес, электр энергиясын декарбонизациялаудан келеді.
Желі ішіндегі айырмашылықтар ел белгілерінен үлкен болуы мүмкін
Өте маңызды қорытынды: «Қытайда жасалған» деген жалғыз өзі көміртегі ізін анықтамайды. Қытайдың ішінде, ең жоғары және ең төмен көміртегі сыйымдылығы бар желілерді салыстырсақ, TOPCon өндірісінің шығарындылары 0.32-ден 0.58 кг CO₂-экв/Втп-қа дейінболуы мүмкін. Бұл айырмашылық Қытайдың орташа көрсеткіші мен еуропалық эталондық жағдай арасындағы айырмашылықтан үлкен болуы мүмкін.
Бұл Юньнаньдағы гидроэнергиямен өндірілген пластина мен Ішкі Моңғолиядағы көмірге негізделген электр энергиясымен өндірілген пластинаны бірдей көміртегі өнімі ретінде қарастыруға болмайтынын білдіреді. Сатып алушылар, әзірлеушілер және көміртегі есебін жүргізетін өндірушілер үшін аймақтық электр қуаты құрылымы жалғыз ел атауынан маңыздырақ.
Зерттеу сонымен қатар көмірдің 16 TOPCon өндіріс көрсеткішінің 12-сіне оң әсер ететінін көрсетеді. Көмір үлесінің 5%-ға артуы климаттық көрсеткішті шамамен 4,8%-ға көтереді. Гидроэнергетика барлық 16 көрсеткішті төмендетеді, ал атом энергиясы негізінен иондаушы сәулелену санатын арттырады, бірақ қалғандарында тұрақты болып қалады.
Қандай өндіріс тетіктерін мұқият бақылау керек?
8-суреттегі сезімталдық талдауы бірнеше процесс тетіктерін бөліп, оларды 2023 жылғы базалық деңгеймен салыстырады. Нәтиже нақты зауыттық шешімдер қабылдау үшін пайдалы, себебі ол қандай жақсартулар модуль деңгейінде маңызды және қайсысы тек жергілікті түрде тартымды екенін көрсетеді.
| Тетік | Болжам | Негізгі әсер | Пікір |
|---|---|---|---|
| Тиімділікті арттыру | PERC +12,6%, TOPCon +15,9% ITRPV 2034 тренді бойынша | Көрсеткіштер бойынша кең пропорционалды төмендеу | Тиімділік артқан сайын ауданға байланысты материал тұтыну Вт-қа төмендейді |
| Күміс тұтыну 5 мг/Вт дейін төмендетілді | TOPCon күміс тұтынуы шамамен 78%-ға төмендеді | Металл ресурстарын пайдалану шамамен 41%-ға төмендеді | Металл ресурстарына әсері өте күшті, бірақ басқа санаттарға әсері шектеулі |
| Пластина электр энергиясы 26% азайтылды | Жұқа пластиналар мен төмен энергия тұтынумен байланысты | Климаттық әсер 9,6%-дан астам төмендеді | Процесс жағындағы ең күшті тетік, себебі пластина сатысы басым |
| Силан 14,4% азайтылды | Жетілдірілген ICP-PECVD тұндыру | Модуль деңгейінде әсердің 0,3%-дан аз төмендеуі | Ұяшық сатысындағы химиялық заттардың маңызы аз, себебі ұяшық сатысының жалпы салмағы төмен |
Бір нәрсені жіберіп алу оңай: силанды 14%-ға азайту тартымды көрінеді, бірақ модуль деңгейіндегі экологиялық жақсару 0,3%-дан аз. Себебі қарапайым: ұяшық сатысы толық модуль LCA-да басым үлес қосушы емес. Пластина электр энергиясын үнемдеу шағын көлемдегі процесс газын үнемдеуден әлдеқайда маңызды.
Сатып алуға хабарласыңыз
TOPCon желісін жоспарлау үшін практикалық қорытындылар
PERC-тен TOPCon-ға жаңартуды жоспарлайтын өндірушілер үшін бұл LCA нақты сигнал береді: TOPCon көптеген санаттарда экологиялық тұрғыдан күштірек, бірақ күміс пен пластина электр энергиясын байыпты басқару қажет.
Өндіріс жағындағы ең маңызды басымдықтар:
Пастаны оңтайландыру, жіңішке сызықты басып шығару, шина дизайны және балама металдандыру жолдары арқылы ваттқа шаққандағы күміс тұтынуды азайту.
Тек ұяшық желісінің энергия тұтынуын ғана емес, вафли мен поликремнийдің электр көздерін де қадағалаңыз.
Ірі өндіруші елдерде, әсіресе, қосалқы желілік электр қоспасын негізгі көміртегі есепке алу айнымалысы ретінде қарастырыңыз.
Тиімділікті арттыруға басымдық беріңіз, себебі ол ваттқа шаққандағы ауданға байланысты материалды пайдалануды азайтады.
Жоғарғы ағындағы вафли энергиясы басым болған кезде шағын ұяшық процесіндегі химиялық заттардың азаюының модуль деңгейіндегі пайдасын асыра бағалаудан аулақ болыңыз.
Ooitech көзқарасы
Модуль өндірісі желілеріне жақын жұмыс істейтін жабдық жеткізушісі ретінде біз мұны былай көреміз: TOPCon-ның экологиялық артықшылығы бір ұяшық процесінің қадамынан гөрі тиімділікті, күміс тұтынуды және жоғарғы ағындағы вафли энергиясын біріктірілген бақылаумен анықталады. Зауытты жаңарту үшін практикалық сұрақ жай «PERC немесе TOPCon» емес, жаңа желінің басынан бастап күмісті аз пайдаланумен, тұрақты жоғары тиімділікпен және ашық жеткізу тізбегінің көміртегі деректерімен жобаланғаны маңызды. Міне, өндірістік жабдықты жоспарлау мен процестік тәртіп көміртегі стратегиясының бөлігіне айналады, тек қуатты кеңейтудің бөлігі емес.
