Технологии производства солнечных модулей постоянно развиваются и совершенствуются. PERC, TOPCon, HJT - все эти термины обозначают новые технологии, которые позволяют фотогальваническим элементам работать с большей эффективностью и производительностью.
Технология PERC
PERC (англ. Passivated Emitter Rear Cell) дословно переводится как пассивированный излучатель тыльной стороны ячейки. Технология была разработана в 80-х годах прошлого века группой ученых Австралийского центра передовой фотогальваники под руководством профессора Мартина Грина, которого часто называют “отцом фотовольтаики”. Однако широко использоваться ведущими производителями солнечных батарей этот способ стал лишь несколько лет назад.
По сути, технология PERC - процедура усовершенствования стандартных фотоэлементов типа Al-BSF. В обычном фотоэлементе на тыльной стороне наносится слой алюминия, выполняющий функцию контактора для съема тока. Алюминий наносят по всей задней поверхности кремния, что обеспечивает сплошной контакт. При изготовлении PERC элемента между кремнием и алюминием наносится диэлектрический слой с микроотверстиями, сделанными с помощью лазера. В результате контакт происходит именно через эти микроскопические отверстия. А слой диэлектрика обеспечивает функцию экрана отражателя, и свет, проходящий через солнечный элемент, отражается обратно внутрь слоев кремния. Это позволяет увеличить количество сгенерированных электронов, как следствие - повысить эффективность PERC элемента до уровня выше 20% по сравнению со стандартными кремниевыми, имеющими КПД около 17-19%.
Производство фотоэлектрических модулей по технологии PERC не сильно отличается от процесса производства стандартных модулей. Это означает, что компании могут легко перейти к выпуску качественного и эффективного продукта, не делая больших капитальных вложений в полную замену существующего оборудования. Именно поэтому, сегодня на мировом рынке наблюдается рекордное увеличения мощностей для производства модулей с PERC-технологией.
Технология TOPCon
Как только технология PERC стала повсеместной в производстве солнечных панелей, появился другой претендент на лидерство. TOPCon (англ. Tunnel Oxide Passivated Contact), или туннельный оксидно-пассивированный слой, был представлен в отрасли в 2013 году Фраунгоферовским институтом систем солнечной энергии в Германии и используется основными китайскими производителями, по крайней мере, с 2019 года.
Фактически, TOPCon является логическим продолжением технологии PERC. TOPCon берет ту же пленку PERC и добавляет сверху сверхтонкий оксидный слой в качестве еще одного барьера, удерживающего непоглощенный солнечный свет, тем самым делая ее более эффективной.
Простая технология PERC имеет теоретический предел эффективности около 24%. Экспериментируя с новым типом покрытия компании в течение 2021-2022 гг. одна за другой заявляют о повышении этого порога для ячеек TOPCon: LONGi достигла эффективности 25,21% для двусторонних ячеек TOPCon n-типа, несколько месяцев спустя JinkoSolar объявила о достижении 25,4%, в марте 2022 г Trina Solar установила планку эффективности на отметке 25,5%, которую пока никто не оспорил.
Добавление к ячейке PERC дополнительного оксидного слоя является достаточно простой технологической модернизацией и не влечет за собой значительного удорожания конечного продукта. «TOPCon предлагает наилучшее сочетание эффективности и надежности по отношению к капитальным затратам и легко вписывается в параметры существующей конструкции модуля», — говорит Адам Детрик, директор по управлению продуктами и техническим услугам американского подразделения JinkoSolar. Компания считает, что TOPCon станет ведущей технологией пассивированных ячеек на рынке в течение следующих пяти лет, а со временем будет такой же вездесущей, как PERC.
Технология HJT
Технология гетероперехода HJT (англ. Heterojunction technology) впервые была представлена японской компанией Sanyo в 1980-х годах, а затем приобретена Panasonic в 2010-х годах. Сегодня ее также можно рассматривать как преемника технологии PERC, хотя по своей архитектуре эти солнечные элементы принципиально отличаются. Ячейки с гетеропереходом состоят из чередующихся слоев традиционного кристаллического кремния и аморфного кремния, который обычно используется в тонкопленочных солнечных модулях.
Благодаря комбинации нескольких типов слоев, ячейки HJT поглощают больший спектр длин волн света. В итоге, разные слои работают вместе, чтобы сделать ячейки наиболее эффективными из всех, представленных сегодня на рынке. Солнечные элементы HJT имеют теоретический максимальный КПД более 26,7%, в лабораторных условиях уже достигнута эффективность в 25,47%, хотя текущие предложения ведущих компаний, таких как REC Solar, Panasonic и Хевел, пока не превышают 24%.
По словам инженера Panasonic Дэна Глейзера гетероструктурные ячейки имеют еще одно немаловажное преимущество. Это низкий температурный коэффициент, который позволяет панелям производить больше энергии в течение срока службы системы, чем модуль аналогичной паспортной мощности, но произведенный по другой технологии. В конечном итоге это может сэкономить потребителю тысячи долларов в течение всего срока службы системы.
Тем не менее принципиально иная архитектура HJT модулей предполагает полное обновление производственных линий для массового выпуска таких панелей. Это удорожает конечный продукт и тормозит повсеместное распространение гетероструктурных солнечных панелей, несмотря на рекордные показатели эффективности и производительности.
