PERC oraz TOPCon są technologiami, które wykorzystuje się w coraz popularniejszej fotowoltaice, a konkretniej w ogniwach fotowoltaicznych. Mają one jednak podobne funkcje do pełnienia – mają zwiększać wydajność konwersji energii z promieniowania słonecznego na prąd płynący w gniazdkach w gospodarstwach domowych. Pierwsza z wymienionych technologii jest starsza, bardziej rozpowszechniona i stosowana do długiego czasu w fotowoltaice oraz całym przemyśle fotowoltaicznym. Z kolei TOPCon to stosunkowo nowe rozwiązanie, które dopiero zyskuje na swojej popularności. Jakie są różnice i podobieństwa pomiędzy tymi rozwiązaniami?
Przeczytaj także:
PERC i TOPCon co to za technologie w fotowoltaice?
PERC, czyli Passivated Emitter and Rear Cell, to rozwiązanie technologiczne, które opracowano po to, aby zwiększyć wydajność ogniw fotowoltaicznych. W ogniwach tego typu, ich dolna powierzchnia wyposażona jest w dodatkową warstwę dielektryka, która pełni funkcję jak izolator elektryczny i odbija każdy promień słońca niegenerujący elektronu. Dzięki temu foton ma powtórną możliwość wytworzenia energii elektrycznej. Technologia PERC polega na podniesieniu wydajności ogniwa, jednocześnie minimalizując straty energii.
TOPCon, czyli Tunnel Oxide Passivated Contact jest z kolei następnym rozwiązaniem, które opracowano po to, aby jeszcze bardziej zwiększyć wydajność ogniw w instalacjach fotowoltaicznych. W tym przypadku powierzchnia ogniwa jest pokryta dodatkowymi warstwami krzemu, które zapewniają lepszy kontakt z elektrodami i minimalizują straty energii wywołane rezystancją wewnętrzną.
Jakie są podobieństwa pomiędzy PERC i TOPCon?
Podstawowa część ogniw fotowoltaicznych TOPCon i PERC to cienka warstwa krzemowa z domieszką fosforu. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie tak zwanej płytki krzemu typu N. Górna część płytki mieszana jest z borem, co pozwala otrzymać warstwę typu P. Na tak przygotowane ogniwa nanosi się kolejne warstwy, czyli antyrefleksyjną i pasywacyjne, które składają się z tlenku aluminium, azotku krzemu, tlenku krzemu. Pasywacja ogniw dzięki generowaniu dodatkowego strumienia elektronów umożliwia polepszenie właściwości absorpcji światła i tym samym zwiększa uzysk energii.
Czy moduły z ogniwami TOPCon są bardziej zaawansowane od PERC?
Moduły TOPCon opierają się na znanych i przetestowanych rozwiązaniach technologii PERC. Różnica polega na tym, że dodawane są do nich jeszcze dwie warstwy krzemu polikrystalicznego i ditlenku krzemu. W przypadku technologii TOPCon kluczowym elementem składowym jest niezwykle cienka warstwa ditlenku krzemu, której grubość wynosi 1,5 nm. Dzięki jej zastosowaniu możliwy jest selektywny przepływ elektronów przy pomocy zjawiska tunelowania.
Warstwa ta gwarantuje bardzo dobre przewodzenie elektronów, które odpowiadają za przenoszenie ładunków dodatnich. Dzięki ich separacji elektrony i dziury przemieszczają się w przeciwnych kierunkach i generują przepływ prądu elektrycznego, który następnie wykorzystywany jest do zasilania urządzeń w gospodarstwie domowym. Dodatkowe warstwy umożliwiają zminimalizowanie strat energii przy elektrodach i na tylnej powierzchni ogniwa związanych z tak zwaną rekombinacją nośników energii oraz zmniejszenie defektów i niedoskonałości w strukturze ogniwa.
Na czym polega rekombinacja nośników prądu?
Rekombinacja to inaczej proces, w którym elektrony i dziury zderzają się na elektrodach w module fotowoltaicznym. Podczas wzajemnej reakcji tworzą dziurawe miejsce w strukturach ogniw. Powoduje to utratę energii elektrycznej i mniejszą efektywność modułu. W przypadku, gdy pojawia się zbyt dużo rekombinacji na elektrodach, mniejsza ilość energii jest przetwarzana na prąd. To z kolei wpływa na wydajność modułu. Właśnie dlatego istotne jest to, aby minimalizować straty i ilość rekombinacji nośników energii elektrycznej na elektrodach.
TOPCon czy technologia PERC?
Nie da się ukryć, że obie technologie mają swoje wady i zalety. PERC jest stosunkowo tanią w produkcji i bardziej rozpowszechnioną na rynku, ale jednak ma mniejszą wydajność. TOPCon z kolei cechuje wysoka odporność na degradację wywołaną światłem, która wynosi poniżej 0,5 procent. Ponadto ma niską degradację związaną ze światłem pod wpływem temperatury. Niski współczynnik temperaturowy powoduje, iż moduły TOPCon charakteryzują się znacznie lepszą tolerancją wysokich temperatur. Oznacza to, że gdy temperatura na zewnątrz rośnie, to nowsze moduły nadal cechują się stabilną pracą i uzyskują wysoką sprawność.
