N-Typ-Solarzellen-Technologie: Der Unterschied zwischen TOPCon und HJT

Berichten zufolge soll die Produktionskapazität für N-Typ-PV-Zellen in China bis Ende 2022 640 GW übersteigen, was etwa dem 1,83-fachen der gesamten Produktionskapazität für PV-Zellen in China im letzten Jahr entspricht. 2023 werden N-Typ-Zellen den Marktanteil von P-Typ-Zellen weiter verdrängen. Was der Unterschied zwischen TOPCon und HJT ist und was die Vor- und Nachteile der beiden wichtigsten Segmente der N-Typ-Zelltechnologie sind, wird in diesem Artikel Schritt für Schritt erklärt.

P-Typ-Zellen beziehen sich hauptsächlich auf BSF-Zellen und PERC-Zellen. Vor 2014-2015 war die PV-Zellentechnologie hauptsächlich BSF, ob monokristalline oder polykristalline Zellen, die Rückseite wurde mit einem Aluminium-Backfield passiviert. Nach 2015 wurden PERC-Zellen entwickelt. Die Rückseite von PERC-Zellen ist nicht nur mit einem Aluminium-Backfield passiviert, sondern auch hauptsächlich mit Aluminiumoxid plus Siliziumnitrid, wodurch die vorherigen technischen Mängel effektiv vermieden werden. Mit den Vorteilen der monokristallinen Zellen in Bezug auf Umwandlungseffizienz und Produktionskosten wurden die PERC-Zellen zur effektivsten Technologie, um eine rasche Senkung der Systemstromkosten zu erreichen. In den folgenden zwei Jahren verlagerte sich der gesamte Markt allmählich auf die PERC-Technologie. Bis 2022 wird der Anteil der PERC-Zellen auf dem Weltmarkt über 90 % betragen.

Derzeit liegen die PERC-Zellen noch nicht so weit zurück, aber es wird prognostiziert, dass es in spätestens drei Jahren schwierig sein wird, mit den effizienteren N-Typ-Zellen zu konkurrieren.

Im Juli 2022 erreichte die von Trina Solar selbst entwickelte hocheffiziente PERC-Zelle G12 einen maximalen Wirkungsgrad von 24,5 % und stellte damit einen neuen Weltrekord auf. Und 24,5 % ist bereits die Grenze des Wirkungsgrads von P-Typ-Zellen.

Im Vergleich zu P-Typ-Wafern ist die Trägerlebensdauer von N-Typ-Wafern mindestens eine Größenordnung höher, warum? Weil N-Typ-Siliziumwafer hauptsächlich mit "Phosphorelementen" dotiert sind, so dass sich im Material keine Bor-Sauerstoff-Atom-Paare bilden (d. h. die Hauptursache für die photogene Dämpfung in P-Typ-Zellen), so dass die anfängliche lichtinduzierte Dämpfung von N-Typ-Zellen und -Modulen nahezu null ist. Dies ist der grundlegende Unterschied zwischen N-Typ-Zellen und P-Typ-Zellen. Dadurch werden die Leerlaufspannung und der Kurzschlussstrom von N-Typ-Zellen erheblich verbessert, was zu einer höheren Umwandlungseffizienz der Zellen führt.

N-Typ-Zellen haben viele Vorteile, darunter einen hohen Umwandlungswirkungsgrad, eine hohe bifaziale Rate, einen niedrigen Temperaturkoeffizienten, keinen Lichtabfall, einen guten Schwachlichteffekt und eine längere Lebensdauer der Träger.
Die N-Typ-Zelltechnologie kann in Heterojunction (HJT), TOPCon, IBC und andere Technologietypen eingeteilt werden. Derzeit entscheiden sich die Hersteller von PV-Zellen meist für TOPCon oder HJT, um die Massenproduktion zu verfolgen.
Der theoretische Wirkungsgrad von N-Typ TOPCon-Zellen kann 28,7 % erreichen, der theoretische Wirkungsgrad von Heterojunction-Zellen kann 27,5 % erreichen.

Bei der TOPCon-Technologie handelt es sich um eine Technologie, die auf dem "N-Typ-Zellen"-Prozess basiert und den "Tunneling through oxide layer passivation contact" weiterentwickelt.

Theoretischen Berechnungen zufolge liegt der derzeitige Wirkungsgrad der TOPCon-Batterien in der Massenproduktion bei 23,7 bis 23,8 %. Einige Batteriehersteller gaben bekannt, dass sie einen Wirkungsgrad von 24,0 % und mehr erreicht haben, darunter viele Unternehmen wie Zhonglai-Aktien, die im Labor einen Wirkungsgrad von 25 % oder mehr erreicht haben.

TOPCon und PERC sind beide Hochtemperatur-Prozesse, und kann die Beibehaltung und Nutzung der bestehenden traditionellen P-Typ-Batterie Ausrüstung Prozess zu maximieren, ist die beiden Zellentechnologie und Linie Ausrüstung Kompatibilität hoch. TOPCon kann von der PERC-Linie aufgerüstet werden, ohne dass neue Linien erforderlich sind. Wenn nur die Aufrüstung auf dem ursprünglichen PERC-Prozess, es muss nur die Investitionssumme von 7M-14M/GW zu erhöhen, ist die Grenzkosten besser als andere N-Typ-Technologie Routen. die Produktionslinie von PERC-Technologie ist die Mainstream-Anwendung von P-Typ-Zellen, dann unter dem Druck der Abschreibung Akkumulation von großen PERC-Produktionslinie Ausrüstung Vermögenswerte, weiterhin zu aktualisieren und die Umwandlung der Ausrüstung in TOPCon Produktionslinie, ist günstig, um die sinkende Risiko zu reduzieren.

Aufgrund der großen bestehenden Kapazität von PERC-Zellen wird die neue PERC-Kapazität im Jahr 2019 im Wesentlichen die TOPCon-Schnittstelle für eine spätere Umwandlung und Aufrüstung reservieren. Und die aktuelle PERC-Kapazität vieler großer First-Tier-Fabriken hat allmählich ihre Kapazität eingestellt.

Die wichtigsten Unternehmen, die derzeit an der TOPCON-Technologie beteiligt sind, sind: Longi, Jolywood, JinkoSolar, Trina Solar, Orient Sunrise, usw., bei denen es sich meist um vertikal integrierte Unternehmen handelt. Jolywood ist eines der ersten Unternehmen, das TOPCon-Layouts entwickelt hat, und der durchschnittliche Wirkungsgrad der TOPCon-Zellen in der Massenproduktion liegt bei 24,2 %, wobei einige Produkte 24,5 % erreichen.

Laut PVInfoLink und Tiburon New Energy wird die branchenweite TOPCon-Kapazität bis Ende 2022 voraussichtlich 40 GW überschreiten und bis Ende 2023 etwa 80 GW erreichen.

Das HJT-Verfahren unterscheidet sich stark von dem oben erwähnten TOPCon-Verfahren, das aus der "P-Zellen"-Produktionslinie weiterentwickelt wurde. Daher entscheiden sich viele Hersteller dafür, TOPCON weiter zu modernisieren und umzubauen, um Kosten zu sparen. Was ist also der Vorteil von HJT?

Der HJT-Zellprozess besteht im Wesentlichen aus nur 4 Schritten: Vliesherstellung, Abscheidung von amorphem Silizium, TCO-Abscheidung und Siebdruck. Der Prozessablauf ist viel kürzer als die 10 für PERC und 12-13 für TOPCON. Dies führt dazu, dass neue Hersteller, die in den Markt eintreten wollen, die HJT-Technologie bevorzugen. Dies gibt den neuen Herstellern die Möglichkeit, mit den etablierten Herstellern zu konkurrieren.

Im Labor liegt der Umwandlungswirkungsgrad von TOPCon bei etwa 24 %, während der Wirkungsgrad von N-Zellen in der Massenproduktion im Allgemeinen bereits über 24 % liegt. HJT-Zellen können dotiertes nanokristallines Silizium und dotiertes mikrokristallines Silizium auf der Vorder- bzw. Rückseite verwenden, und der Umwandlungswirkungsgrad kann in Zukunft durch Stapeln von IBC und Chalkogenid auf mehr als 30 % erhöht werden.

Nach den einschlägigen Daten: HJT-Zellen haben eine Dämpfung von 1-2% im ersten Jahr und 0,25% pro Jahr danach, was viel niedriger ist als die Dämpfung von PERC-Zellen (2% im ersten Jahr und 0,45% pro Jahr danach), und daher ist die Lebenszyklus-Stromerzeugung pro Watt von HJT-Zellen etwa 1,9%-2,9% höher als die von doppelseitigen PERC-Zellen.

HJT und PERC Prozess Route ist völlig anders, kann nicht erweitert werden, nur neue Produktionslinie; und HJT ist nicht kompatibel mit Mainstream-PERC-Produktionsanlagen, so dass bereits verwenden PERC-Prozess, und dann Übergang HJT, bringt höhere Kosten für die Umwandlung Unternehmen. Daher ist die HJT-Technologie freundlicher für Unternehmen unterhalb der zweiten oder dritten Linie oder neue Technologie-Industrien, ohne die historischen Gepäck der Kapazität.

Unvollständigen Statistiken zufolge belaufen sich die von 24 Unternehmen wie China Resources Power, CNBM, Runyang, Huasheng New Energy und Akcome Technology bekannt gegebenen Kapazitäts- und Ausbaupläne für die HJT-Technologie auf 112 GW.

Zusammen mit dem Markt Mainstream-Zelle-PERC-Zelle Effizienzverbesserung begann sich zu verlangsamen, und die Industrialisierung von N-Typ-Wafer-basierte Heterojunction-Zellen allmählich reifen, ist der Schwerpunkt der PV-Zelle Industrie Entwicklung leise ändern. Branchenexperten glauben, dass im Vergleich zu anderen Technologie-Routen, HJT Zelle Technologie hat eine bessere Umwandlungsrate und Kostensenkung Raum, sondern auch besser geeignet für die Kombination mit IBC, Kalzium-Titan-Erz und andere Technologien, ist diese Technologie in der Branche als die nächste Generation der kommerziellen PV-Produktion von wichtigen Kandidaten-Technologie bekannt.

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