Nota: BeyondSun utilizza tecnologia TopCon tipo n per i prodotti di punta e sta convertendo più del 85% delle linee di produzione su questa tecnologia.
(articolo originale tratto da Susan J. / Renewable Energy / su dati fine 2021)
La tecnologia PERC (Passivated Emitter Rear Contact) domina da tempo l’industria dell’energia solare.
Sebbene abbia un’efficienza teorica di circa il 24%, la tecnologia PERC è ancora carente poiché porta allaperdita di ricombinazione dovuta al contatto con il metallo. Per questo motivo, la tecnologia dei contatti passiva ti è rimasta per diversi anni al vertice delle indagini sul fotovoltaico. All’interno di questo campotecnologico, sembra esserci un contendente principale: le celle solari TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact).
TOPCon è un’avanzata tecnologia delle celle di silicio di tipo N che aiuta a mitigare le perdite di ricombinazione e ad aumentare l’efficienza delle celle. Quindi, non sorprende che questa tecnologia stia creando scalpore nel settore delle energie rinnovabili.
Breve riassunto del mercato globale delle celle solari
Il mercato delle celle solari sta vivendo un’enorme trazione in tutto il mondo e potrebbe raggiungere un tasso di crescita annuale composto o CAGR del 17,72% tra il 2022 e il 2030. Nel 2021, il mercato delle celle solari era di circa $ 85 miliardi; entro il 2030 dovrebbe superare i 369 miliardi di dollari.
Questi numeri sono impressionanti a causa dell’aumento delle preoccupazioni per l’aumento dell’impronta di carbonio in tutto il mondo in diversi settori economici. Nei prossimi sette anni, si prevede che la domanda aumenterà a causa della crescente necessità di fonti pulite, rispettose dell’ambiente e affidabili che ridurranno drasticamente la dipendenza dai combustibili fossili.
In breve, il mercato delle celle solari è attualmente competitivo con altri combustibili a causa della sua efficacia in termini di costi. Un altro fattore chiave di questo mercato sono i crescenti investimenti nelle fonti di energia rinnovabile per l’elettricità e gli incentivi statali come tariffe, agevolazioni fiscali, ecc., che incoraggiano gli investimenti.
La tecnologia alla base delle celle solari TOPCon
Prima di provare a capire la tecnologia alla base delle celle solari TOPCon, diamo una breve occhiata alla tecnologia PERC, poiché lo schema generale di una cella solare PERC e TOPCon è abbastanza simile.
Le celle solari PERC sono dotate di uno strato di passivazione dielettrica aggiuntivo sul retro della cella che cattura più raggi solari, riflettendoli nella cella solare per la conversione in elettricità per una maggiore efficienza. Esistono due tipi di celle solari PERC: tipo N e tipo P.
La differenza principale tra una cella PERC di tipo p e una di tipo n è negli atomi con cui è drogato il loro wafer di silicio, che influisce sul loro numero di elettroni. Nelle celle PERC di tipo p, lo strato di silicio è drogato con boro, il che significa che c’è un deficit di un elettrone, che rende la cella carica positivamente. D’altra parte, le celle PERC di tipo n sono drogate con fosforo, ovvero un elettrone in più, che lo rende carico negativamente. In breve, le celle PERC di tipo n sono generalmente più efficienti delle celle PERC di tipo p.
Passiamo ora alle celle solari TOPCon.
Le celle solari TOPCon utilizzano uno strato di ossido di tunneling micro-nano e uno strato di polisilicio intrinseco, selettivo per il vettore, sul retro. Inoltre, uno stack dielettrico e uno strato antiriflesso passivano il front-end. Insieme, questi componenti offrono una tecnologia di contatto di passivazione all’avanguardia e ad alta efficienza. Il sottile strato di silicio funge da strato di passivazione superficiale, consentendo un miglioramento bidirezionale delle prestazioni di passivazione e della conduttività elettrica, che riduce al minimo la ricombinazione del substrato.
Le celle TOPCon sono simili alle celle solari n-PERC. Quindi, a differenza di altre potenziali nuove tecnologie, le celle solari PERC esistenti possono essere facilmente aggiornate a celle solari TOPCon aggiungendo uno strato di passivazione dell’ossido di tunnel. Questo aggiornamento riduce il costo totale per migliorare l’efficienza delle linee PERC esistenti e fornisce innovazioni tecnologiche aggiornate.
Celle solari TOPCon: i maggiori vantaggi
TOPCon è una promettente tecnologia di celle solari che potrebbe sostituire altre tecnologie del settore, come PERC/PERT e HJT, che si stanno rapidamente avvicinando al loro limite di efficienza o comportano costi significativi a lungo termine. Ecco due vantaggi fondamentali delle celle solari TOPCon che potrebbero aiutarlo a diventare mainstream nel prossimo futuro (articolo redatto fine 2021).
Limite superiore più alto di efficienza
Le celle solari TOPCon si dimostrano un’opzione allettante poiché le aziende desiderano ardentemente tecnologie di celle solari alternative con bassi costi di produzione, procedure meno complicate e maggiore potenziale di efficienza.
Le celle solari TOPCon sono dotate di silicio di tipo N, che offre sia efficienza che stabilità, a differenza di altre tecnologie nel settore dell’energia solare con problemi come l’elevata degradazione di LID e LeTID.
Diversi studi hanno rilevato che il limite superiore dell’efficienza teorica per le celle solari TOPCon è compreso tra il 28,2 e il 28,7%. Questa efficienza è di gran lunga maggiore rispetto alle celle PERC, che si attestano al 24,5%. E una maggiore efficienza porta a una maggiore raccolta di energia per unità di superficie.
Processo di produzione adattabile
Come affermato in precedenza, Topcon è molto simile a una versione modificata di celle PERC. Quindi, le celle solari Topcon possono essere facilmente prodotte aggiungendo alcuni processi aggiuntivi ai processi di produzione PERC ben collaudate da tempo e alle linee di prodotto. Questa compatibilità tra le due tecnologie significa che l’adozione della tecnologia Topcon è più accessibile a coloro che già utilizzano celle PERC.
Conclusione
Le celle solari Topcon offrono una combinazione di efficienza senza precedenti, costi di capitale relativamente bassi e la capacità di adattarsi facilmente ai parametri di progettazione dei moduli esistenti. Seppure esistono altre tecnologie a celle solari di tipo n come IBC e HJT, queste richiedono linee di produzione di celle esclusive e costi di investimento molto più elevati. Quindi, le celle solari Topcon sono veramente da tenere in considerazione per il futuro…
