Solcellsteknik av N-typ: skillnaden mellan TOPCon och HJT

Enligt rapporter ska Kinas produktionskapacitet för N-celler för solceller i slutet av 2022 överstiga 640 GW, vilket är ungefär 1,83 gånger kapaciteten för alla solceller som tillverkades i Kina förra året. 2023 kommer N-cellerna att ytterligare pressa P-cellernas marknadsandelar. De två viktigaste segmenten inom N-cellstekniken, vilka är skillnaderna mellan TOPCon och HJT och vilka är fördelarna och nackdelarna med var och en av dem, och i den här artikeln går vi igenom dem en efter en.

P-typceller avser huvudsakligen BSF-celler och PERC-celler. 2014-2015 år sedan var solcellstekniken huvudsakligen BSF, oavsett om det rörde sig om monokristallina eller polykristallina celler, var baksidan passiverad med aluminium. 2015 år senare utvecklades PERC-celler. Vissa tekniska brister. Med fördelarna med monokristallina celler när det gäller omvandlingseffektivitet och produktionskostnader blev PERC-celler den mest effektiva tekniken för att snabbt minska systemens elkostnader. Under de följande två åren övergick hela marknaden gradvis till PERC-teknik. År 2022 kommer andelen PERC-cellprodukter på den globala marknaden att överstiga 90 %.
För närvarande ligger PERC-celler inte så långt efter, men det förutspås att det om högst tre år eller så kommer att bli svårt att konkurrera med de effektivare cellerna av N-typ.

I juli 2022 nådde Trina Solars egenutvecklade G12-högeffektiva PERC-cell en maximal effektivitet på 24,5 %, vilket innebar ett nytt världsrekord. Och 24,5 % är redan gränsen för effektiviteten hos celler av P-typ.
Jämfört med kiselplattor av P-typ har kiselplattor av N-typ minst en storleksordning högre livslängd för bärare, varför? Eftersom N-typ skivor huvudsakligen är dopade med "fosfor", så att inga bor-oxygenpar (huvudorsaken till fotogenisk dämpning i P-typ celler) bildas i materialet, vilket gör att den initiala ljusinducerade dämpningen av N-typ celler och moduler är nästan noll. Detta är den grundläggande skillnaden mellan celler av N-typ och celler av P-typ, och det är på grund av detta som öppenkrutspänningen och kortslutningsströmmen för celler av N-typ förbättras avsevärt, vilket leder till högre omvandlingseffektivitet.

N-typceller har många fördelar, bl.a. hög omvandlingseffektivitet, hög bifacial hastighet, låg temperaturkoefficient, inget ljusförfall, god svag ljuseffekt och längre livslängd för bäraren.
N-cellteknik kan delas in i heterojunction (HJT), TOPCon, IBC och andra tekniktyper. För närvarande väljer solcellstillverkare oftast TOPCon eller HJT för att bedriva massproduktion.
Den teoretiska verkningsgraden för TOPCon-celler av N-typ kan nå 28,7 %, medan den teoretiska verkningsgraden för heteroförbindelseceller kan nå 27,5 %.

TOPCon är en teknik som bygger på "N-cell"-processen och som har utvecklats för att åstadkomma "tunnling genom oxidskiktet för att passivera kontakten" och som kan öka omvandlingseffektiviteten hos N-celler avsevärt.

Enligt teoretiska beräkningar är den nuvarande massproduktionseffektiviteten för TOPCon-celler i huvudströmmen cirka 23,7-23,8 %, och vissa celltillverkare har meddelat att de har uppnått 24,0 %+, och många företag, inklusive Zhonglai, har redan uppnått en laboratorieeffektivitet på 25 % eller mer, så det finns en ljus framtid.

TOPCon och PERC är båda högtemperaturprocesser och kan maximera bevarandet och användningen av befintliga traditionella processer för P-cellutrustning, som är mycket kompatibla med både celltekniker och utrustning för produktionslinjer. Om endast den ursprungliga PERC-processen uppgraderas krävs endast en ytterligare investering på 7-14 miljoner euro/GW, vilket är en bättre marginell investeringskostnad än andra N-teknikvägar. produktionslinjer för PERC-teknik är den vanligaste tillämpningen av P-celler, och när det gäller storskalig PERC-utrustning för produktionslinjer för avskrivning av tillgångar fortsätter man att uppgradera och omvandla utrustningen till TOPCon-produktionslinjer. som bidrar till att minska risken för att sjunka.
I framtiden, när kostnaderna för andra ämnen än kisel sjunker och avkastningen och effektiviteten förbättras, kommer TOPCon snabbt att minska kostnadsskillnaden jämfört med PERC och bli en ny generation av vanliga produkter.

På grund av den stora befintliga kapaciteten hos PERC-cellerna kommer den nya PERC-kapaciteten 2019 i princip att reservera TOPCon-gränssnittet för efterföljande omvandling och uppgradering. Och många av den nuvarande PERC-kapaciteten i de stora fabrikerna i första ledet har gradvis slutat med sin kapacitet.

För närvarande är de viktigaste företagen inom TOPCON-tekniken Longi, Zhonglai, JinkoSolar, Trina Solar, Orient Sunrise etc., som för det mesta är vertikalt integrerade företag. Bland dem är Zhonglai ett av de tidigaste företagen att utveckla TOPCon, och den genomsnittliga omvandlingseffektiviteten för företagets massproduktionsbatcher med TOPCon-celler är 24,2 %, med vissa produkter som når 24,5 %.
Enligt PVInfoLink och Tiburon New Energy förväntas den branschgemensamma produktionskapaciteten för TOPCon överstiga 40 GW i slutet av 2022 och nå omkring 80 GW i slutet av 2023.

HJT-processen skiljer sig mycket från TOPCon-processen som beskrivs ovan, som är en uppgradering av produktionslinjen för "P-celler". Därför väljer många tillverkare att fortsätta att uppgradera och ändra TOPCON för att spara kostnader. Vilka är fördelarna med HJT?

HJT-cellprocessen består av endast fyra huvudsteg: tillverkning av fiberduk, deponering av amorft kisel, deponering av TCO och screentryck. Processflödet är mycket lägre än de 10 för PERC och 12-13 för TOPCON. Detta gör att de nya tillverkare som vill komma in på marknaden i dag är mer benägna att välja HJT-teknik. Detta ger de nya tillverkarna möjlighet att konkurrera med de etablerade tillverkarna.

I laboratoriet är omvandlingseffektiviteten för TOPCon cirka 24 %, medan massproduktionsverkningsgraden för celler av N-typ i allmänhet redan ligger över 24 %. HJT-celler kan använda dopat nanokristallint kisel och dopat mikrokristallint kisel på den främre respektive bakre ytan, och i framtiden kan omvandlingseffektiviteten ökas till över 30 % genom att stapla IBC och kalcogenider.

Enligt uppgifterna försämras HJT-cellerna med 1-2 % under det första året och därefter med 0,25 % per år, vilket är mycket lägre än PERC-cellernas försämring (2 % under det första året och därefter med 0,45 % per år), och därför är HJT-cellernas livstidseffekt per watt cirka 1,9 %-2,9 % högre än för dubbelsidiga PERC-celler.

HJT- och PERC-processerna är helt olika och kan inte utvidgas, endast nya produktionslinjer kan tas i drift, och HJT är inte kompatibel med vanlig PERC-utrustning, så om PERC-processen redan används och sedan övergår till HJT kommer det att leda till högre omställningskostnader för företagen. Därför är HJT-tekniken mer lämpad för företag som befinner sig under andra eller tredje linjen eller för nya teknikindustrier, utan historiskt bagage i form av kapacitet.

Enligt ofullständig statistik, kapacitet och expansionsplaner som offentliggjorts av 24 företag som China Resources Power, CNBM, Runyang, Huasheng New Energy och Akcome Technology, har den framtida planeringen av HJT-kapaciteten nått 112 GW.

I takt med att förbättringen av effektiviteten hos de vanliga cellerna på marknaden började avta, och industrialiseringen av N-typ wafer-baserade heterojunction-celler gradvis mognade, förändras fokus för utvecklingen av solcellsindustrin i tysthet. Experter inom branschen anser att jämfört med andra teknikvägar har HJT-celltekniken bättre omvandlingshastigheter och utrymme för kostnadsminskningar, och den är också mer lämpad för att kombineras med tekniker som IBC och kalciumtitanmalm, en teknik som inom branschen är känd som en viktig kandidat för nästa generations kommersiella solcellsproduktion.

Som tillverkare av solcellsmoduler med 14 års erfarenhet forskar och utvecklar Maysun Solar solcellsmoduler av N-typ och är redo att samarbeta med dig för att hjälpa till med energiomställningen. Kontakta oss för att öppna dörren till grön energi.