Celle solari TOPCon: la nuova tecnologia dei moduli fotovoltaici nel settore solare

La tecnologia delle celle solari utilizzata per produrre moduli fotovoltaici (PV) è in continua evoluzione man mano che vengono sviluppate tecnologie nuove, più avanzate e più efficienti.Tecnologia delle celle solari a contatto passivato con ossido di tunnel (TOPCon).è un nuovo sviluppo con il potenziale per sostituire i pannelli solari con emettitore passivato e contatto posteriore (PERC) e emettitore passivato ad alta efficienza, pannello solare a diffusione totale posteriore (PERT).

Celle solari TOPConrappresentano una tecnologia aggiornata e più efficiente rispetto aCelle solari PERC/PERT, caratterizzate da una struttura molto simile.

In questo articolo spiegheremo importanti dettagli su questa tecnologia, partendo dalle nozioni di base, struttura e produzione, confronto con altre tecnologie popolari nel settore solare, vantaggi e svantaggi e altro ancora.

Sommario

La tecnologia delle celle solari TOPCon è una delle ultime tendenze nel settore solare, sviluppata come versione aggiornata e più avanzata della tecnologia PERC/PERT. Uno dei principali vantaggi delle celle solari TOPCon è questola struttura è solo leggermente diversa dalle celle solari PERC/PERT, il che significa che i produttori possono utilizzare praticamente la stessa linea di produzione con alcuni miglioramenti per produrre celle solari TOPCon.

La tecnologia delle celle solari TOPCon è stata introdotta per la prima volta come concetto nel 2014 dall'istituto di ricerca tedesco sul fotovoltaico Fraunhofer ISE. Il progetto volto a sviluppare questa tecnologia è stato avviato dal 2013 al 2016, ma è stato solo nel 2019 che aziende come Trina Solar l’hanno portata alla produzione. Poiché la tecnologia delle celle solari TOPCon si è rivelata un aggiornamento di successo delle celle solari PERC, molte altre aziende, tra cui LONGi Solar, Suntech, Canadian Solar e molte altre, si sono interessate ad essa.

Lo svantaggio principale di questa nuova tecnologia rispetto a PERC/PERT è che le celle solari TOPCon richiedono una maggiore quantità di argento (Ag) per la produzione. Questo aumento dell’argento si traduce in un prezzo di produzione più elevato; tuttavia, i nuovi sviluppi potrebbero rivelarsi efficaci nel ridurre la quantità di argento richiesta, garantendo comunque efficienze simili o addirittura superiori e riducendo i costi di produzione.

La tecnologia delle celle solari TOPCon presenta una struttura e un processo di produzione simili alle celle solari PERC, con solo pochi passaggi aggiuntivi. In questa sezione, spieghiamo come funzionano entrambi:

Le celle solari TOPCon possono essere prodotte come celle solari di tipo n o di tipo p, ma la variazione di tipo n ha dimostrato di essere più efficiente e resistente alle impurità. Poiché le celle solari TOPCon sono un aggiornamento delle celle solari PERC/PERT, è importante comprendere la struttura di questa nuova tecnologia.

Le celle solari PERT sono prodotte con uno strato sfuso di silicio cristallino di tipo n (c-Si) a causa della sua maggiore qualità superficiale ed è accoppiato con uno strato emettitore p+ per creare la giunzione pn. Lo strato dell'emettitore è ricoperto da uno strato passivante di ossido di alluminio (Al2O3) e sormontato da un rivestimento di nitruro di silicio (SiNx) per le sue proprietà antiriflesso. Le celle solari PERC sostituiscono lo strato assorbente con uno strato bulk di tipo p e un emettitore n+ per la giunzione pn.

La parte inferiore della regione bulk è drogata con fosforo per creare il campo della superficie posteriore, quindi viene rivestita con SiNx in modo simile alla parte superiore della cella. Sia la parte superiore che quella inferiore della cella solare sono dotate di contatti in argento (Ag) o alluminio (Al) per chiudere il circuito quando la cella viene collegata al carico o ad altre celle al momento della produzione del pannello solare PERC/PERT.

La struttura della cella solare PERC/PERT si è rivelata piuttosto efficiente da quando è stata introdotta sul mercato e implementata per produrre moduli fotovoltaici, ma i ricercatori hanno trovato modi per migliorarla e quindi hanno creato la cella solare TOPCon.

La struttura della cella solare TOPCon riprende la struttura di base della cella solare PERT mainclude uno strato ultrasottile di biossido di silicio (SiO2) che funziona come strato di ossido tunnel e lo sostituisce lo strato di campo della superficie posteriore con uno strato di silicio policristallino drogato con fosforo (n+ Poly-Si). Queste modifiche hanno migliorato l'efficienza riducendo il processo di ricombinazione grazie alla passivazione negli strati aggiunti.