PERC vs TOPCon vs HJT vs BC: Bakit Malaki ang Pagkakaiba ng Solar Cells sa Presyo at Efficiency
Talaan ng Nilalaman
Ang Pangunahing Tanong ng Isyung Ito
Mula P-type hanggang N-type, mula PERC hanggang TOPCon, HJT at BC, ano ba talaga ang ibig sabihin ng mga titik na ito? Anong mga problema ang kanilang nilulutas, at ano ang dapat tingnan ng mga propesyonal sa supply-chain kapag pumipili ng mga ito?
Sabi ng Supplier A: "Ang aming TOPCon module ay umaabot sa 22.5% na kahusayan, isang puntos na mas mataas kaysa sa PERC." Sabi ng Supplier B: "Ang aming HJT module ay may mas mahusay na temperature coefficient at gumagawa ng mas maraming kuryente sa mainit na kondisyon." Sabi ng Supplier C: "Ang aming BC module ay walang gridlines sa harap, mas malinis ang itsura at angkop sa mga distributed project."
Kaya paano mo sila ihahambing? Kung titingin ka lang sa presyo at rated na kahusayan, makakaligtaan mo ang mga bagay na talagang mahalaga:
Ang iba't ibang ruta ng teknolohiya ay may iba't ibang mass-production yields, na nakakaapekto sa katatagan ng paghahatid.
Ang pagkonsumo ng silver paste ay nagkakaiba (mas mataas ang HJT), na nakakaapekto sa mga trend ng gastos at panganib ng supply.
Ang mga mekanismo ng pagkasira ay nagkakaiba (ang P-type ay may LID, ang N-type ay may LeTID), na nakakaapekto sa mga claim sa warranty.
Ang mga temperatura ng proseso ay nagkakaiba (ang HJT ay isang low-temperature na proseso), na nakakaapekto sa kagamitan, mga threshold ng pamumuhunan at pangkalahatang tanawin ng supplier.
Ang isyung ito ay tumutulong sa iyo na bumuo ng isang kumpletong balangkas para sa paghahambing ng mga ruta ng teknolohiya.
Pag-unawa sa Isang Pangungusap
Ang PERC ay ang rurok ng teknolohiyang P-type (rear passivation), ang TOPCon ay ang pangunahing ruta ng mass-production ng N-type (contact passivation), ang HJT ay ang high-performance low-temperature na ruta (heterojunction interface passivation), at ang BC ay naglilipat ng mga electrodes sa likod bilang isang aesthetic na solusyon. Nilulutas nila ang parehong problema mula sa iba't ibang anggulo: pagbabawas ng pagkawala ng kahusayan.
Isang Simpleng Paghahambing
Ang pagkawala ng kahusayan ng solar cell ay parang isang limang palapag na bahay na tumutulo ang tubig sa bawat palapag:
Unang palapag na tagas (absorption loss): dumadaan lang ang liwanag nang hindi naa-absorb.
Ikalawang palapag na tagas (thermalization loss): ang sobrang enerhiya ng mga high-energy photon ay nagiging init.
Ikatlong palapag na tagas (recombination loss): nagkakasama muli ang mga electron at hole bago mahiwalay.
Ikaapat na palapag na tagas (resistance loss): ang kuryente ay nakakaranas ng resistensya sa cell at electrodes at nagiging init.
Ikalimang palapag na tagas (shading loss): ang mga front electrodes ay humaharang sa bahagi ng sikat ng araw.
Ang PERC ay pangunahing nag-aayos ng ikatlong palapag (rear recombination). Ang TOPCon ay pangunahing nag-aayos ng contact na bahagi ng ikatlong palapag (contact recombination). Ang HJT ay halos ganap na nire-renovate ang ikatlong palapag (interface passivation). Ang BC ay pangunahing nag-aayos ng ikalimang palapag (paglipat ng electrodes sa likod upang alisin ang shading).
Tala sa supply-chain: iba't ibang ruta ang nag-aayos ng iba't ibang palapag, ngunit ang gastos at hirap ng pag-aayos ng bawat palapag ay nag-iiba. Ang pipiliin mo ay hindi lang isang numero ng kahusayan, kundi isang trade-off ng 'saan mamumuhunan, gaano karaming pagkawala ang maaari mong mai-save, at anong presyo ang babayaran mo.'
Mga Propesyonal na Prinsipyo
P-type vs N-type: ang pagpili ng substrate
| Item | P-type Wafer | N-type Wafer |
|---|---|---|
| Doping | Boron | Phosphorus |
| Majority carrier | Mga butas (holes) | Mga electron |
| LID degradation | Mas kapansin-pansin (boron-oxygen recombination) | Mas mababa |
| Sensitivity sa impurities | Mas mataas | Mas mababa (mas mataas na minority carrier lifetime) |
| Kinatawan na teknolohiya | PERC | TOPCon, HJT, ilang BC |
Trend: Ang N-type ay pumapalit sa P-type bilang mainstream, dahil ang minority carrier lifetime ng N-type wafers ay mas mataas (mas 'mahaba' ang buhay ng mga electron), at kasama ng mas advanced na passivation ay maaaring makamit ang mas mataas na kahusayan.
PERC: pagdaragdag ng protective film sa likod
Ang PERC ay nangangahulugang Passivated Emitter and Rear Cell. Sa likod ng tradisyonal na P-type cell, idinadagdag nito ang:
Isang layer ng Al2O3 (aluminum oxide) passivation upang mabawasan ang rear recombination.
Isang layer ng SiNx (silicon nitride) proteksyon upang mapataas ang rear reflection, na nagpapabalik ng hindi na-absorb na mga photon para sa pangalawang pagkakataon na ma-absorb.
Pangunahing pagkawala na tinutugunan: rear recombination at rear transmission loss.
Mga tampok ng supply-chain: pinakamature na teknolohiya, pinakakumpletong supply chain, pinakamababang gastos, ngunit may ceiling ng kahusayan sa paligid ng 23.5%. Ito ang pinakamalaking naka-install na base, na may pinakamadaling ekstrang bahagi at kapalit.
TOPCon: isang precision contact gate
Ang TOPCon ay nangangahulugang Tunnel Oxide Passivated Contact. Ang pangunahing istraktura: sa likod ng isang N-type wafer, ginagawa ang isang napakanipis na oxide layer (SiO2, mga 1-2nm), pagkatapos ay tinatakpan ng isang doped polysilicon layer.
Ang oxide layer ay kumikilos tulad ng isang gate, na humaharang sa minority carriers (holes) mula sa recombination habang pinapayagan ang majority carriers (electrons) na tumunnel (ito ang "tunneling").
Ang doped polysilicon layer ay nagbibigay ng magandang electrical contact at nagpapababa ng contact resistance.
Pangunahing pagkawala na tinutugunan: recombination sa metal contact region at contact resistance.
Mga tampok ng supply-chain: lubos na katugma sa PERC lines (maaaring i-upgrade) at kasalukuyang pangunahing ruta ng mass-production ng N-type. Bantayan ang silver paste consumption, oxide-layer process yield at degradation data.
HJT: dalawang protective layers na pumapalibot sa isang wafer
Ang HJT ay nangangahulugang Heterojunction Technology. Istraktura: sa magkabilang panig ng isang N-type crystalline wafer, idineposito ang isang layer ng intrinsic amorphous silicon (i-a-Si:H) bilang passivation, pagkatapos ay tinatakpan ng isang doped amorphous silicon layer, at sa wakas ay isang transparent conductive oxide (TCO).
Ang "Hetero" ay nangangahulugang ang crystalline silicon at amorphous silicon ay dalawang magkaibang semiconductor materials.
Ang dalawang i-a-Si:H layers ay nagbibigay ng mahusay na surface passivation.
Ang buong proseso ay natatapos sa mababang temperatura (<200°C, samantalang ang PERC/TOPCon ay nangangailangan ng 800°C+).
Pangunahing pagkawala na tinutugunan: surface recombination at temperature loss (mas mababang temperature coefficient, mas mahusay na performance sa init).
Mga tampok ng supply-chain: mataas na kahusayan at magandang pag-uugali sa temperatura, ngunit malaking pamumuhunan sa kagamitan, mataas na pagkonsumo ng silver paste at pangangailangan para sa mga target (ITO para sa TCO). Ang proseso ng mababang temperatura ay nangangahulugang hindi ito tugma sa mga umiiral na linya ng mataas na temperatura at nangangailangan ng bagong kapasidad.
BC / IBC: paglipat ng mga electrode sa likuran
Ang BC ay nangangahulugang Back Contact, at IBC ay Interdigitated Back Contact. Ang harapan ng isang tradisyonal na cell ay may mga metal gridlines (electrodes) na humaharang ng humigit-kumulang 5%-7% ng sikat ng araw. Ang teknolohiyang BC ay naglalagay ng lahat ng positibo at negatibong electrode sa likuran, na iniiwan ang harapan na ganap na walang lilim.
Paano ito gumagana: Ang mga rehiyon ng P+ at N+ ay salit-salit na inaayos sa likuran upang bumuo ng mga lokal na PN junction, na may mga positibo at negatibong electrode na magkaka-interdigitate.
Pangunahing pagkawala na tinutugunan: paglilimita ng harapang electrode.
Mga tampok ng supply-chain: malinis na harapan (walang gridlines) at mataas na kahusayan, ngunit kumplikadong proseso, malaking hamon sa ani at maraming hadlang sa patent. Ito ay angkop para sa high-end distributed market.
Pangkalahatang-ideya ng mapa ng pagkawala ng kahusayan
| Uri ng pagkawala | Prinsipyo | PERC | TOPCon | HJT | BC |
|---|---|---|---|---|---|
| Pagkawala ng absorpsyon | Ang mga photon ay dumadaan/nagrereplekta | Pinahusay na rear reflection | Pareho | Pareho | Walang harapang paglilimita |
| Pagkawala ng thermalization | Ang sobrang enerhiya ng mga high-energy photon ay nagiging init | Pareho (nakatali sa bandgap, mahirap baguhin sa pamamagitan ng ruta) | Pareho | Pareho | Pareho |
| Recombination sa ibabaw | Ang mga depekto sa ibabaw ay nakakabit ng mga carrier | Passivation sa harapan | Harapan + likuran | Napakahusay na double-sided passivation | Depende sa substrate |
| Recombination sa contact | Recombination sa metal contact | — | Tunnel oxide | Amorphous silicon isolation | Depende sa disenyo |
| Pagkawala ng resistensya | Pag-init ng daanan ng kasalukuyang | Standard | Mas mababa (polysilicon contact) | Depende sa kalidad ng TCO | Mas mahabang daanan sa likuran |
| Pagkawala ng paglilimita | Paglilimita ng harapang electrode | Oo | Oo | Oo | Halos wala |
| Pagkawala ng temperatura | Pagbaba ng kahusayan sa mataas na temperatura | Katamtaman | Mas mahusay | Pinakamahusay | Mas mahusay |
Gabay sa Ilustrasyon
Figure 1: Paghahambing ng P-type vs N-type
Kaliwang column (asul na tono): P-type wafer, boron doping, majority carriers ay mga butas, mas kapansin-pansing LID degradation, kinatawan ng tech PERC. Kanang column (berdeng tono): N-type wafer, phosphorus doping, majority carriers ay mga electron, mas mataas na minority carrier lifetime, kinatawan ng tech TOPCon/HJT/BC. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng P-type at N-type ay nasang doping element at uri ng majority carrier, at ang N-type ay maaaring makamit ang mas mataas na kahusayan dahil sa mas mahabang carrier lifetime na sinamahan ng advanced passivation.
Figure 2: Paghahambing ng cross-section ng PERC / TOPCon / HJT / BC
Apat na column, bawat isa ay nagpapakita ng vertical cross-section ng isang cell, na may PN junction na minarkahan ng pulang dashed circle. Ang PERC at TOPCon ay may PN junction sa harap, ang HJT ay may heterojunctions sa magkabilang panig, at ang BC ay may PN junction na ganap sa likod. Pagbasa sa supply-chain: mas maraming layer ay nangangahulugang mas maraming proseso na hakbang na nangangahulugang mas malaking hamon sa yield. Ang HJT ay may pinakakaunting layer ngunit gumagamit ng low-temperature thin films, ang TOPCon ay may katamtamang bilang ng layer na pinakamalapit sa mga umiiral na linya, at ang BC ay may pinakakomplikadong istraktura sa likod.
Figure 3: Mapa ng pagkawala ng kahusayan ng solar
Ang labanan ng mga ruta ng teknolohiya ay pangunahing tungkol sa pagpapabuti ng mga pagkawala sa ikalawa at ikatlong singsing. Walang iisang teknolohiya ang perpektong makalutas sa lahat ng pagkawala nang sabay-sabay. Pagbasa sa supply-chain: kapag inihambing mo ang agwat ng kahusayan sa pagitan ng dalawang teknolohiya, tanungin nang malinaw kung saang layer ng pagkawala nagmumula ang pagkakaiba, dahil iyon ang magtatakda kung ang agwat ay totoo o resulta lamang ng lab, at kung ito ay nananatili sa ilalim ng iba't ibang kondisyon tulad ng mataas na temperatura o mahinang liwanag.
Mga Pangunahing Termino sa Isyung Ito
| Termino | Ingles | Isang-linya na paliwanag | Bakit dapat malaman ng supply chain |
|---|---|---|---|
| PERC | Passivated Emitter and Rear Cell | Isang passivation layer na idinagdag sa likod ng isang P-type cell upang mabawasan ang recombination | Pinakamalaking naka-install na base, pinakamature na supply chain, pinakamadaling palitan |
| TOPCon | Tunnel Oxide Passivated Contact | Isang N-type na cell na gumagamit ng tunnel oxide upang bawasan ang contact recombination | Kasalukuyang mainstream na N-type na ruta, bantayan ang yield at silver paste |
| HJT | Heterojunction Technology | Crystalline-amorphous silicon heterojunction na may double-sided passivation | Mataas na potensyal ng kahusayan, malaking pamumuhunan sa kagamitan, bantayan ang paggamit ng silver at targets |
| BC/IBC | Back Contact / Interdigitated Back Contact | Ang mga electrodes ay inilipat lahat sa likod upang alisin ang shading | Komplikadong proseso, hamon sa yield, mga hadlang sa patent |
| Passivation | Passivation | Pagtatakip sa ibabaw ng silicon ng isang layer ng materyal upang mabawasan ang mga depekto at recombination | Ang kalidad ng passivation ay tumutukoy sa degradation at lifetime |
| Silver Paste | Silver Paste | Silver-bearing paste na ginagamit upang gumawa ng conductive electrode gridlines | Ang presyo ng silver ay nakakaapekto sa halaga ng cell, ang paggamit ng silver sa HJT ay isang pokus |
| LID | Light Induced Degradation | Ang liwanag ay nagdudulot ng pagbaba ng kahusayan sa P-type na modules | Dapat isaalang-alang ang LID sa warranty ng P-type na module |
| LeTID | Light and elevated Temperature Induced Degradation | Degradation dahil sa liwanag at mataas na temperatura, na maaari ring maranasan ng N-type | Isang pokus ng degradation para sa N-type na modules |
Mga Karaniwang Maling Paniniwala
Maling paniniwala 1: Ang TOPCon ay isang na-upgrade na PERC lamang. Tamang pag-unawa: Ang TOPCon ay gumagamit ng N-type na wafers (PERC ay gumagamit ng P-type), at ang disenyo ng passivated contact ay ganap na naiiba sa PERC. Bagama't ang ilang PERC lines ay maaaring i-upgrade sa TOPCon, ang mga ito ay dalawang henerasyon ng teknolohiya.
Maling paniniwala 2: Ang HJT ay maaari nang ganap na palitan ang TOPCon. Tamang pag-unawa: Ang HJT ay may mataas na kahusayan at mababang temperatura ng proseso, ngunit malaking pamumuhunan sa kagamitan, mataas na pagkonsumo ng silver paste (mga dalawang beses kaysa sa TOPCon) at pangangailangan para sa targets. Bawat isa ay may angkop na sitwasyon at grupo ng customer.
Maling akala 3: Ang teknolohiyang may pinakamataas na kahusayan ay dapat na pinakamahusay. Tamang pag-unawa: kailangan mong tingnan ang kabuuang gastos, kabilang ang ani ng mass production, gastos sa materyal (lalo na ang pilak at mga target), pagkasira, koepisyent ng temperatura, tugon sa mahinang liwanag at katatagan ng supply. Ang rated efficiency ay isa lamang dimensyon ng teknikal na pagsusuri.
Maling akala 4: Ang isang BC module ay walang front gridlines, kaya ang kahusayan nito ay dapat na pinakamataas. Tamang pag-unawa: Inililipat ng BC ang mga electrodes sa likod, inaalis ang front shading loss, ngunit ang rear process ay mas kumplikado at ang rear resistance path ay mas mahaba. Ang bentahe ng kahusayan ng BC ay malinaw sa ilalim ng mga tiyak na kondisyon, ngunit hindi ito optimal sa bawat sitwasyon.
Mga Pokus na Punto ng Supply-Chain
Ang pagpili ng ruta ng teknolohiya ay katumbas ng pagpili ng katatagan ng supply para sa susunod na 5-10 taon.
Kapasidad at supply: Ang PERC ang may pinakamalaking kapasidad ngunit pinapalitan na ng TOPCon. Kapag sinusuri ang mga supplier, tingnan ang kanilang N-type capacity share at ramp-up progress.
Pagdepende sa silver paste: ang pilak ang pangalawang pinakamalaking gastos sa isang cell pagkatapos ng wafer. Ang pagkonsumo ng pilak ng HJT ay isang bottleneck sa gastos na pinapanood ng industriya (mas mahal ang low-temperature silver paste).
Pagkasira at warranty: Ang mga N-type module ay karaniwang mas mababa ang pagkasira kaysa sa P-type, ngunit ang pagganap ng LeTID ay nag-iiba sa pagitan ng mga tagagawa. Sa negosasyon ng warranty, kunin ang tiyak na degradation curve.
Pagtutugma ng ekstrang bahagi: ang mga kapalit na module ay dapat tumugma sa orihinal na ruta ng teknolohiya at mga parameter ng batch. Ang pagkonekta ng mga module na may iba't ibang disenyo ng PN junction sa serye ay nagdudulot ng mismatch loss.
Panganib sa patent: ang mga patent ng BC technology ay puro sa ilang kumpanya, kaya ang domestic substitution at ang spare-part market para sa supply chain ay maaaring limitado.
Tala sa supply-chain: ang pagpili ng ruta ng teknolohiya ng module ay hindi lamang tungkol sa kahusayan at presyo ngayon, kundi isang hula ng katatagan ng supply at pagkakaroon ng ekstrang bahagi sa susunod na 25 taon. Ang TOPCon ay kasalukuyang pagpipilian na 'mataas ang katiyakan', ang HJT ay pagpipilian na 'mataas ang potensyal sa hinaharap', at ang BC ay pagpipilian na 'mataas ang halaga sa mga tiyak na sitwasyon'.
Kunin sa Isang Pangungusap
Inaayos ng PERC ang likod, inaayos ng TOPCon ang contact, inaayos ng HJT ang interface, at inaayos ng BC ang shading. Ang pinagbabatayan na lohika ng kompetisyon sa apat na teknolohiyang ito ay ang pagtatakip ng iba't ibang mga spot sa mapa ng pagkawala ng kahusayan, at ang iyong desisyon sa pagbili ay isang multi-objective na balanse sa pagitan ng kapanahunan, gastos, kahusayan at seguridad ng supply.
Pananaw ng Ooitech
Naniniwala ang Ooitech: Ang PERC, TOPCon, HJT at BC ay hindi isang karera para sa iisang bilang ng kahusayan, kundi apat na magkakaibang patch sa mapa ng pagkawala ng kahusayan, at ang matalinong pagpili ay ang nagbabalanse sa kapanahunan, gastos, kahusayan at pangmatagalang seguridad ng supply.
