TOPCon Güneş Pilleri Nedir?
Fotovoltaik (PV) modül üreticileri her zaman güneş paneli verimliliğini artırmak için yeni, daha gelişmiş alternatifler bulmaya çalışıyor. Verimlilik iyileştirmeleri yenilikçi hücre üretim teknolojileriyle sağlanabilir ve şu anda Solar PV pazarında birkaç rakip var.
En son modül trendi, pazar büyümesinin HJT ve TOPCon güneş pillerine odaklanmasını bekliyor.
Uluslararası Fotovoltaik Teknoloji Yol Haritasının (ITRPV) 2022 raporu, önümüzdeki 10 yıl için beklenen bazı eğilimleri gösteriyor:
♦ PERC (PERC)(Pasifleştirilmiş Emitör Arka Kontağı) güneş pili teknolojisi şu anda yaklaşık %75'lik pazar payıyla pazar lideridir. Ancak tahmin, p tipi mono-Si PERC hücrelerinin payının önümüzdeki 10 yıl içinde yaklaşık %10'a düşeceği yönünde.
♦ N tipi TOPCon(Tünel Oksit Pasifleştirilmiş Temas) teknolojisi, 2022'de yaklaşık %10'luk pazar payını 2033'te %60'a çıkaracak ve ana akım silikon levha türü haline gelecektir. En büyük artışın 2024 yılından itibaren gerçekleşeceği öngörülüyor.
♦ N tipi HJT(Heterojunction güneş pilleri) payının önümüzdeki on yıl içinde yaklaşık %9'dan (2023) %25'in üzerine çıkması bekleniyor. HJT hücre teknolojisinin uygulanması, güneş pillerinin üretim maliyetlerinin yüksek olması ve üretim hattının mevcut teknolojilerle uyumsuz olması nedeniyle hala zorluklarla karşılaşmaktadır. Bu işlem bu makalede ele alınmayacaktır.
P tipi PERC ve N tipi TopCon karşılaştırması
PERC teknolojisi, verimlilik ile seri üretim arasında uygun maliyetli bir uzlaşmadır. Ancak bu yöntemi kullanarak güneş paneli verimliliğinin arttırılması yavaş bir hızda gerçekleşir. Günümüzün ana akım P tipi modülleri yaklaşık %21,4 verimliliğe ulaşıyor ve bu oran önümüzdeki 10 yıl içinde %22,75'e çıkacak.
Bir PV modülüne takılan N tipi TOPCon güneş pili, PERC hücresiyle aynı görünür. P tipi ve N tipi güneş pillerinin her ikisi de silikon levhadan yapılmıştır. Aralarındaki fark, elektrik üretimini iyileştirmek için levhaların kimyasallarla katkılanmasında yatmaktadır.
Özetle, P tipi hücreler boronla, N tipi hücreler ise fosforla katkılıdır. Nispeten fosfor, oksijene maruz kaldığında borondan daha az bozunur. Ayrıca fosfor katkılaması, levhaya serbest elektronlar ekleyerek verimliliği artırır.
Böylece N tipi tabanlı modüller daha yüksek verimlilik elde edebilir. Bugün yüzde 22,5'e yakın olan verimlilik, tahminlere göre önümüzdeki 10 yıl içinde yüzde 24'e kadar çıkacak.
N tipi üretim prosesinin sorunu hala daha pahalı olmasıdır.
TOPCon teknolojisinin avantajları?
1- Üretim süreci
TOPCon modülleri pratik olarak P tipi modüllerle aynı makinelerle üretilebilir, bu da TOPCon hücrelerinin kullanımının üreticiler için yüksek sermaye yatırımı gerektirmediği anlamına gelir.
2- Daha yüksek verimlilik
Fraunhofer ISE enstitüsüne göre verimlilik %25'in üzerine çıkabiliyor. PERC hücresinin maksimum teorik verimliliği %24 civarındadır.
3- Daha düşük bozulma
TOPCon modülleri, PERC panellere kıyasla PV panel kullanımının 1. yılı ve 30 yıllık kullanımı boyunca daha düşük güç bozulma gücüne sahiptir.
4- Daha düşük sıcaklık katsayısı
TOPCon hücreleri aşırı hava senaryolarına karşı daha iyi bir dirence sahiptir.
5- İki yüzeylilik oranı
PERC PV modülleri için çift yüzeyli faktörün ortalama olarak %70 civarında olduğu, TOPCon panellerinin ise %85'e kadar olduğu belirlenmiştir. Zemine monteli hizmet projeleri için uygun olan PERC iki yüzeyli modüllere kıyasla arka taraftan daha fazla enerji toplarlar. Estetik olarak da PERC güneş panellerinden daha çekici olabilirler.
6- Düşük ışık performansı
TOPcon modülleri düşük ışık koşullarında daha yüksek verime sahiptir, bu da gün içindeki elektrik üretim süresini uzatır ve kurulumun performansını zaman içinde artırır.
TOPCon teknolojisinin dezavantajları?
TOPCon hücrelerinin PERC hücreleriyle karşılaştırıldığında en büyük sorunlarından biri, üretim için daha fazla miktarda gümüşe (Ag) ihtiyaç duymalarıdır.
Hem TOPCon hem de PERC, üretim sırasında gümüş macunu kullanır. Ancak TOPCon hücrelerin her iki tarafında da gümüş macun kullanır. Bu, maliyetlerin asla PERC'in altına düşmeyeceği anlamına gelir.
Yeni üretim süreçleri, aynı veya daha yüksek verimlilikleri sağlamaya devam ederken gerekli gümüş miktarını azaltmada etkili olabilir. Buna karşılık daha düşük maliyetler, bu teknolojinin pazara makul fiyatlarla girmesine olanak tanıyacak.
Başka bir yerde bahsedilen başka teknik sorunlar da vardır: bor birikmesi, karşılanması gereken temiz oda koşulları için farklı gereksinimler ve mevcut seçici emitörün TOPCon ön emitöre uygulanamaması. Bu sorunlar bu makalenin kapsamı dışındadır.