TOPCon-Solarzellen: Der zukünftige Standard in der Solarindustrie.

Einleitung: Die Solarbranche erlebt mit dem Aufkommen der TOPCon-Solarzellentechnologie (Tunnel Oxide Passivated Contact) eine transformative Phase. Die TOPCon-Technologie stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber den passivierten Emitter- und Rückseitenkontakten (PERC) und den hocheffizienten passivierten Emitter-Rückseiten-Solarmodulen (PERT) dar und verspricht eine verbesserte Effizienz und Leistung.

TOPCon Solarzellen-Technologie: Die Grundlagen verstehen:

TOPCon zeichnet sich dadurch aus, dass es in seiner Struktur den PERC/PERT-Solarzellen verblüffend ähnlich ist, so dass die Hersteller diese neue Technologie mit minimalen Anpassungen nahtlos in bestehende Produktionslinien integrieren können.

Aufbau und Herstellung von TOPCon-Solarzellen:

TOPCon-Solarzellen können entweder vom n-Typ oder vom p-Typ sein, wobei die n-Typ-Variante einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere Resistenz gegenüber Verunreinigungen aufweist. Aufbauend auf der Grundlage von PERC/PERT-Solarzellen ist das Verständnis der Struktur von TOPCon von entscheidender Bedeutung. PERT-Solarzellen beispielsweise verwenden eine kristalline Siliziumschicht vom n-Typ (c-Si), die mit einer p+-Emitterschicht gekoppelt ist, um den p-n-Übergang zu bilden. Die Emitterschicht wird dann durch eine Passivierungsschicht aus Aluminiumoxid (Al2O3) geschützt, die mit einer Beschichtung aus Siliziumnitrid (SiNx) für Antireflexionseigenschaften versehen ist.

Bei PERC-Solarzellen wird die Absorberschicht durch eine p-Typ-Volumenschicht und einen n+-Emitter für den p-n-Übergang ersetzt. Der untere Teil des Bulk-Bereichs wird mit Phosphor dotiert, um das Rückseitenfeld zu erzeugen, gefolgt von einer SiNx-Beschichtung. Sowohl die Ober- als auch die Unterseite der Solarzelle sind mit Silber- (Ag) oder Aluminium- (Al) Kontakten ausgestattet, was die Schließung des Stromkreises während der Herstellung des PERC/PERT-Solarmoduls erleichtert.

Abbildung 1 – PERC-Zelle und TOPCon-Zellenarchitektur (Quelle:

Vorteile der TOPCon-Solarzellentechnologie:

1. Verbesserte Effizienz: Die TOPCon-Technologie bietet einen höheren Wirkungsgrad und maximiert die Energieproduktion.
2. Nahtlose Integration: Hersteller können bestehende Produktionslinien mit minimalen Änderungen für TOPCon-Zellen anpassen.
3. Ähnliche Struktur: Die vertraute Struktur ermöglicht einen einfachen Übergang von der PERC/PERT-Technologie.
4. Widerstandsfähigkeit gegen Verunreinigungen: Die n-Typ-Variante erweist sich als widerstandsfähiger gegen Verunreinigungen.

Vergleich mit anderen Solartechnologien: TOPCon-Solarzellen übertreffen mit ihrer fortschrittlichen Struktur und ihrem Herstellungsprozess herkömmliche Solartechnologien wie PERC und PERT in Bezug auf Effizienz, Anpassungsfähigkeit und Gesamtleistung.

Vorteile und Nachteile von TOPCon-Solarzellen

TOPCon Solar Paneel

Vorteile:

• Geringe Kapitalinvestitionen für PERC/PERT-Hersteller: Die TOPCon-Technologie ist ein Upgrade der PERC/PERT-Solarzellen mit minimalen Unterschieden in unserer Produktionslinie, so dass wir die gleichen Qualitätsstandards gewährleisten können.
• Höherer Wirkungsgrad: TOPCon-Solarmodule weisen einen höheren Wirkungsgrad auf, der in einigen Fällen 25 % übersteigt.
• Better Performance Due to Lower Temperature Coefficient: PV modules’ performance is affected by temperature variation, hence the importance of having optimized temperature coefficients, enhancing performance in extreme weather conditions. The table below illustrates the difference between the temperature coefficients of PERC modules versus TOPCon modules.
• 15 % höherer Bifazialfaktor: PERC-PV-Module haben normalerweise einen Bifazialfaktor von etwa 70 %. TOPCon-Solarmodule können einen beeindruckenden Bifazialfaktor von bis zu 85 % erreichen, wodurch sich der Leistungsgewinn um 2 % erhöhen kann.

Nachteile:

• Verschiedene Herausforderungen im Herstellungsprozess: Zu den Herausforderungen gehören unterschiedliche Meinungen über die beste Technik für die Borabscheidung. Die Anforderungen an die Reinraumbedingungen sind unterschiedlich, und der stromselektive Strahler gilt möglicherweise nicht für den TOPCon-Frontstrahler.
• Höherer Silberbedarf gleich höherer Preis: TOPCon-Solarzellen erfordern eine höhere Menge an Silber für den Kontaktdruck. Die Senkung der Kosten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Effizienz ist für TOPCon von entscheidender Bedeutung, um zu wettbewerbsfähigen Preisen auf den Markt zu kommen.

Gegenwart und Zukunft der TOPCon-Solarzellen

• Revolutionierung der Konstruktion von Solarmodulen: Die TOPCon-Solarzellentechnologie stellt ein revolutionäres Upgrade für das Design von PERC/PERT-Solarmodulen dar. Ihre Fortschritte haben bereits bemerkenswerte Wirkungsgrade gezeigt, die sich der Shockley-Queisser-Grenze für Solarzellen mit einem p-n-Übergang nähern und eine überlegene Gesamtleistung aufweisen.

Kostenerwägungen:

Die Anfangskosten für die TOPCon-Solarzellentechnologie können etwas höher sein als die für PERC/PERT-Solarzellen. Branchenanalysten gehen jedoch davon aus, dass die Kosten für TOPCon-Solarmodule sinken und schließlich die Erschwinglichkeit der derzeitigen PERC-Solarzellentechnologie übertreffen werden.

Wettbewerbslandschaft:

Die Solarbranche setzt nach und nach auf die TOPCon-Solarzellentechnologie. Unsere automatisierte Produktionslinie bietet seit dem ersten Tag die gleiche französische Qualität in jedem Solarmodul, denn wir haben immer den Kunden im Blick und wollen die besten Produkte für jedes Solarprojekt anbieten:

ATLAS TOPCon Doppelglas 144 Zellen 580W Modul 10BB

• Die TOPCon-Solarzellentechnologie ist zwar sehr vielversprechend, aber sie steht im Wettbewerb mit anderen sich entwickelnden Technologien. Nennenswerte Anwärter sind unter anderem
• Heterojunction (HJT): HJT wird weiter entwickelt und ist ein interessanter potenzieller Konkurrent.
• Interdigitale rückseitenkontaktierte (IBC) Solarzellentechnologie: Eine weitere Technologie am Horizont mit der Fähigkeit, die Fortschritte von TOPCon herauszufordern.

Schlussfolgerung: Die Entwicklung der TOPCon-Solarzellentechnologie stellt eine transformative Phase in der Solarbranche dar. Mit nachgewiesenen Wirkungsgraden und Leistungssteigerungen wird sie in der Zukunft der Solarenergie eine entscheidende Rolle spielen. Auch wenn die anfänglichen Kosten eine Herausforderung darstellen mögen, signalisieren die erwartete Kostensenkung und die branchenweite Akzeptanz eine glänzende Zukunft für TOPCon-Solarmodule. Mit zunehmender Reife der Technologie wird es spannend zu beobachten sein, wie sie sich im Wettbewerb behauptet und zur kontinuierlichen Weiterentwicklung sauberer Energielösungen beiträgt.

Bleiben Sie auf dem Laufenden, wenn die Solarbranche das Zeitalter der TOPCon-Solarzellentechnologie einläutet. Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen über unsere TOPCon-Produktpalette.