ما هي الخلايا الشمسية TOPCon؟

تعمل الشركات المصنعة للوحدات الكهروضوئية (PV) باستمرار على إيجاد بدائل جديدة وأكثر تقدمًا لتحسين كفاءة الألواح الشمسية. ويمكن تحسين الكفاءة من خلال تقنيات تصنيع الخلايا المبتكرة، ويوجد الآن عدد قليل من المتنافسين في سوق الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

تتوقع أحدث اتجاهات الوحدات النمطية أن يركز نمو السوق على HJT و الخلايا الشمسية توبكون.

يُظهر تقرير 2022 الصادر عن خارطة طريق التكنولوجيا الدولية للخلايا الكهروضوئية (ITRPV) بعض الاتجاهات المتوقعة على مدى السنوات العشر القادمة:

❖ تتصدر تكنولوجيا الخلايا الشمسية PERC (الاتصال الخلفي للباعث السلبي) السوق حاليًا بحصة سوقية تبلغ حوالي 75٪. ومع ذلك، من المتوقع أن تكون حصة النوع p أحادي البلورية PERC ستنخفض الخلايا إلى حوالي 10٪ في السنوات العشر القادمة.

❖ الحصة السوقية لـ نوع N ستزداد تقنية TOPCon (الاتصال المخمول بأكسيد النفق) من حوالي 10% في عام 2022 إلى 60% في عام 2033، لتصبح نوع رقائق السيليكون السائد. ومن المتوقع أن تبدأ الزيادة الأكبر في عام 2024.

❖ من المتوقع أن تزيد نسبة HJT من النوع N (الخلايا الشمسية غير المتجانسة) من حوالي 9% (2023) إلى أكثر من 25% في العقد القادم. لا يزال تنفيذ تكنولوجيا الخلايا غير المتجانسة يواجه صعوبات بسبب ارتفاع تكاليف إنتاج الخلايا الشمسية وعدم توافق خطوط الإنتاج مع التقنيات الحالية.

نوع P-PERC وN-نوع TopCon

تعد تقنية PERC بمثابة حل وسط فعال من حيث التكلفة بين الكفاءة والإنتاج على نطاق واسع. لكن تحسين كفاءة الألواح الشمسية باستخدام هذا النهج كان بطيئا. تبلغ الكفاءة الحالية للوحدات السائدة من النوع P حوالي 21.4%، وسترتفع إلى 22.75% في السنوات العشر القادمة.

تبدو الخلايا الشمسية TOPCon من النوع N المثبتة في الوحدات الكهروضوئية مماثلة لخلايا PERC. يتم تصنيع كل من الخلايا الشمسية من النوع P والنوع N من رقائق السيليكون. والفرق بينهما هو الطريقة التي يتم بها تطعيم الرقائق بالمواد الكيميائية لزيادة كمية الكهرباء المولدة.

ببساطة، يتم تطعيم الخلايا من النوع P بالبورون، في حين يتم تطعيم الخلايا من النوع N بالفوسفور. وفي المقابل، يتحلل الفوسفور بدرجة أقل من البورون عند تعرضه للأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تضيف المنشطات الفوسفورية إلكترونات حرة إلى الرقاقة، وبالتالي زيادة الكفاءة.

لذلك، يمكن للوحدات القائمة على النوع N تحقيق كفاءة أعلى. وتشير التقديرات إلى أن الكفاءة، التي تقترب حاليًا من 22.5%، سترتفع إلى حوالي 24% خلال السنوات العشر القادمة.

المشكلة في عملية التصنيع من النوع N هي أنها لا تزال باهظة الثمن نسبيًا.

ما هي مميزات تقنية TOPCon؟

1. عملية التصنيع

يمكن تصنيع وحدات TOPCon باستخدام نفس الآلات تقريبًا مثل وحدات النوع P، مما يعني أن استخدام خلايا TOPCon لا يتطلب استثمارات كبيرة من قبل الشركات المصنعة.

2. كفاءة أعلى

وفقا لمعهد فراونهوفر ISE، يمكن أن تتجاوز الكفاءة 25٪. الحد الأقصى للكفاءة النظرية لخلايا PERC هو حوالي 24%.

3. تقليل معدل التدهور

بالمقارنة مع لوحات PERC، تتمتع وحدات TOPCon بانخفاض أقل للطاقة خلال السنة الأولى و30 عامًا من عمر اللوحة الكهروضوئية.

4. انخفاض معامل درجة الحرارة

تتمتع بطاريات TOPCon بمقاومة أفضل لسيناريوهات الطقس القاسية.

5. معدل على الوجهين

يبلغ متوسط المعامل ثنائي الجانب لوحدات PERC الكهروضوئية حوالي 70%، في حين يصل المعامل ثنائي الجانب لألواح TOPCon إلى 85%. فهي تلتقط المزيد من الطاقة من الخلف مقارنة بوحدات PERC ثنائية الجانب، وهو أمر مفيد لمشاريع المرافق المثبتة على الأرض. كما أنها أكثر جاذبية من الناحية الجمالية من الألواح الشمسية PERC.

6. أداء الإضاءة المنخفضة

تعد وحدات TOPcon أكثر كفاءة في ظروف الإضاءة المنخفضة، مما يزيد من توليد الطاقة خلال النهار ويحسن أداء التثبيت بمرور الوقت.