Topcon 태양광 모듈 기술 및 장점 개요
TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) 광전지(PV) 모듈 기술은 셀 효율성을 향상하고 비용을 절감하기 위한 태양광 산업의 최신 발전을 나타냅니다. TOPCon 기술의 핵심은 셀 표면의 캐리어 재결합을 효과적으로 줄여 셀의 변환 효율을 높이는 독특한 패시베이션 접촉 구조에 있습니다.
기술 하이라이트
패시베이션 접점 구조: TOPCon 셀은 실리콘 웨이퍼 뒷면에 초박막 산화 실리콘층(1~2nm)을 준비한 후 도핑된 다결정 실리콘층을 증착합니다. 이 구조는 탁월한 인터페이스 패시베이션을 제공할 뿐만 아니라 선택적 캐리어 전송 채널을 형성하여 다수 캐리어(전자)는 통과시키고 소수 캐리어(정공)의 재결합을 방지하여 셀의 개방 회로 전압(Voc) 및 충전을 크게 증가시킵니다. 요인(FF).
높은 변환 효율성: TOPCon 셀의 이론적 최대 효율은 28.7%로 기존 P형 PERC 셀의 24.5%보다 훨씬 높습니다. 실제 응용 분야에서 TOPCon 셀의 대량 생산 효율은 25%를 초과했으며 추가 개선 가능성이 있습니다.
저조도 유발 열화(LID): N형 실리콘 웨이퍼는 빛으로 인한 열화가 적습니다. 즉, TOPCon 모듈은 실제 사용 시 더 높은 초기 성능을 유지할 수 있어 장기적으로 성능 손실을 줄일 수 있습니다.
최적화된 온도 계수: TOPCon 모듈의 온도 계수는 PERC 모듈의 온도 계수보다 우수합니다. 이는 고온 환경에서 TOPCon 모듈의 발전 손실이 더 작음을 의미하며, 특히 이러한 장점이 두드러지는 열대 및 사막 지역에서 더욱 그렇습니다.
호환성: TOPCon 기술은 기존 PERC 생산 라인과 호환 가능하므로 후면 개방 및 정렬이 필요 없이 붕소 확산 및 박막 증착 장비와 같은 몇 가지 추가 장치만 필요하므로 생산 공정이 단순화됩니다.
생산 과정
TOPCon 셀의 생산 공정은 주로 다음 단계로 구성됩니다.
실리콘 웨이퍼 준비: 첫째, 셀의 모재로 N형 실리콘 웨이퍼를 사용합니다. N형 웨이퍼는 소수 캐리어 수명이 길고 약한 광 반응이 더 좋습니다.
산화물 층 증착: 실리콘 웨이퍼 뒷면에 초박형 산화 실리콘층을 증착합니다. 이 산화물 실리콘 층의 두께는 일반적으로 1-2nm 사이이며 패시베이션 접촉을 달성하는 데 중요합니다.
도핑된 다결정 실리콘 증착: 산화층 위에 도핑된 다결정 실리콘층이 증착됩니다. 이 다결정 실리콘 층은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 기술을 통해 달성될 수 있습니다.
어닐링 처리: 고온 어닐링 처리를 통해 다결정 실리콘층의 결정성을 변화시켜 패시베이션 성능을 활성화시킵니다. 이 단계는 낮은 인터페이스 재결합과 높은 셀 효율성을 달성하는 데 중요합니다.
금속 화: 셀 전면과 후면에 금속 그리드 라인과 접점을 형성하여 광 생성 캐리어를 수집합니다. TOPCon 셀의 금속화 공정에서는 패시베이션 접점 구조의 손상을 방지하기 위해 특별한 주의가 필요합니다.
테스트 및 정렬: 셀 제조가 완료된 후 셀이 미리 정해진 성능 기준을 충족하는지 확인하기 위해 전기적 성능 테스트를 수행합니다. 그런 다음 셀은 다양한 시장의 요구 사항을 충족하기 위해 성능 매개변수에 따라 분류됩니다.
모듈 어셈블리: 셀은 모듈로 조립되며 일반적으로 유리, EVA(에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체), 백시트와 같은 재료로 캡슐화되어 셀을 보호하고 구조적 지지를 제공합니다.
장점과 도전
TOPCon 기술의 장점은 고효율, 낮은 LID 및 우수한 온도 계수에 있으며, 이 모든 것이 TOPCon 모듈을 더욱 효율적으로 만들고 실제 응용 분야에서 수명을 연장시킵니다. 그러나 TOPCon 기술은 특히 초기 장비 투자 및 생산 비용 측면에서 비용 문제에 직면해 있습니다. 지속적인 기술 발전과 원가 절감으로 TOPCon 셀의 원가가 점차 낮아지면서 태양광 시장에서의 경쟁력이 높아질 것으로 예상됩니다.
정리하자면 TOPCon 기술은 태양광산업 발전의 중요한 방향이다. 기술혁신을 통해 태양전지의 변환효율을 향상시키는 동시에 기존 생산라인과의 호환성을 유지함으로써 태양광산업의 지속가능한 발전을 위한 강력한 기술지원을 제공합니다. 지속적인 기술 발전과 원가 절감을 통해 TOPCon 태양광 모듈은 향후 태양광 시장을 장악할 것으로 예상됩니다.
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