Công nghệ TOPCon trong sản xuất pin năng lượng mặt trời là gì?
Mục Lục
Với sự phát triển của năng lượng mặt trời, các nhà sản xuất module PV đã không ngừng tìm kiếm các công nghệ mới trong sản xuất tế bào quang điện nhằm nâng cao hiệu suất của các tấm pin mặt trời. Hiện nay, mặc dù PERC đang là công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất nhưng công nghệ này đã đạt đến giới hạn về hiệu suất là 24% (trên lý thuyết). Do đó, các nhà sản xuất đã phát triển công nghệ TOPCon để nâng cao tính hiệu quả và gia tăng tuổi thọ cho các tấm pin mặt trời. Vậy công nghệ TOPCon là gì? Ưu nhược điểm của công nghệ này ra sao? Tương lai của công nghệ TOPCon như thế nào? Bài viết này sẽ giải đáp chi tiết cho bạn, cùng chúng tôi tìm hiểu ngay nhé!
Tìm hiểu về công nghệ TOPCon
Trong lĩnh vực điện mặt trời, các tấm pin năng lượng được phân làm 2 loại chính là pin mặt trời loại N và loại P. Trong đó, để sản xuất ra các tấm pin loại này sẽ cần sử dụng đến các công nghệ tế bào quang điện. Những công nghệ hàng đầu hiện nay có thể kể đến như: công nghệ tế bào HJT, TOPCon, PERC, IBC, MBB… Trong đó, TOPCon được dự đoán là công nghệ chiếm lĩnh thị trường trong thời gian tới.
Công nghệ TOPCon là gì?
TOPCon là viết tắt của cụm từ “Tunnel Oxide Passivated Contact”, là một cấu trúc tế bào silicon loại N tiên tiến hơn giúp làm giảm sự tái kết hợp trong tế bào. Do trong các tế bào quang điện, khi có sự tác động của một số yếu tố phức tạp, các electron có thể bị rò rỉ và tái kết hợp trở lại silicon mà không tạo thành dòng điện. Chính điều này đã làm giảm hiệu quả của các tế bào quang điện.
Công nghệ này tạo ra một lớp TOPCon siêu mỏng gồm có lớp tế bào tunnel oxide và một lớp passivation để nâng cao khả năng hấp thụ ánh sáng và tính dẫn điện của chất bán dẫn, từ đó làm gia tăng sản lượng điện. Công nghệ TOPCon đã được nghiên cứu từ năm 2014, nhưng phải đến năm 2019, công nghệ này mới đủ tiên tiến để mở rộng quy mô.
So với công nghệ tế bào PERC
Công nghệ PERC đang là công nghệ được áp dụng rộng rãi trong sản xuất pin mặt trời trong những năm gần đây (kể từ năm 2019 đến nay). Điều này được thể hiện qua việc công nghệ pin mặt trời mặt sau (BSF) trước đó nắm giữ 83% thị phần toàn cầu vào năm 2017, đã giảm xuống dưới mức 32% vào năm 2019 để nhường chỗ cho công nghệ pin mặt trời PERC với 65% thị phần.
PERC là viết tắt của “ Passivated Emitter and Rear Cell ”, là một cấu trúc tế bào tiên tiến hơn sử dụng các lớp bổ sung ở mặt sau của tế bào để hấp thụ nhiều photon ánh sáng hơn và tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng.
PERC cũng mang đến hai loại pin mặt trời khác nhau là pin mặt trời loại N và loại P. Trong đó các tấm pin loại N cho hiệu suất và tuổi thọ tốt hơn nhưng chi phí sản xuất lại đắt hơn.
Tuy nhiên, với những cố gắng và nỗ lực trong phát triển công nghệ PERC, công nghệ PERC giờ đây gần như đã được khai thác cạn kiệt tiềm năng của nó. Trên lý thuyết, công nghệ tế bào PERC đã đạt đến mức giới hạn về hiệu suất 24%. Vì vậy, các nhà sản xuất đã tìm kiếm các công nghệ mới nhằm mang đến những con số vượt trội hơn về hiệu suất và tuổi thọ cho pin mặt trời. Và TOPCon chính là một giải pháp thay thế hiệu quả hơn.
Ưu nhược điểm của công nghệ TOPCon
Ưu điểm
Giới hạn hiệu suất cao hơn
Pin mặt trời TOPCon có giới hạn về hiệu suất trên lý thuyết là 28,2% – 28,7%. Con số này cao hơn nhiều so với các công nghệ tế bào sản xuất pin loại N khác. Ví dụ như công nghệ HJT có hiệu suất lý thuyết là 27,5% và công nghệ tế bào PERC chỉ dừng lại ở mức hiệu suất 24%.
Quy trình sản xuất tương thích với quy trình hiện có
Công nghệ TOPCon chỉ bổ sung thêm một quy trình nhỏ vào dây chuyền sản xuất pin mặt trời PERC hiện có. Điều này có nghĩa là pin mặt trời TOPCon có thể được nâng cấp dễ dàng từ dây chuyền sản xuất PERC với mức chi phí tăng nhẹ, không đòi hỏi nhà sản xuất phải đầu tư kinh phí quá lớn.
Có thể bạn quan tâm: Quy trình sản xuất các tấm pin năng lượng mặt trời
Suy thoái ít hơn
So với pin năng lượng mặt trời sản xuất theo công nghệ PERC, các tấm pin TOPCon có tỷ lệ suy giảm điện năng thấp hơn trong năm đầu tiên và cả trong 30 năm hoạt động.
Hệ số nhiệt độ thấp hơn
Hệ số nhiệt độ biểu thị cho việc: tương ứng với mỗi mức tăng nhiệt sẽ có một phần sản lượng điện bị mất đi. Chỉ số này ảnh hưởng đến khả năng phát điện của các tấm pin mặt trời trong điều kiện nhiệt độ tăng cao.
Do đó, với hệ số nhiệt thấp hơn, pin mặt trời TOPCon sẽ hoạt động hiệu quả hơn các tấm pin sản xuất theo công nghệ PERC khi ở trong những vùng có khí hậu nóng.
Hiệu suất trong điều kiện ánh sáng yếu
Pin mặt trời TOPCon hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu tốt hơn pin mặt trời công nghệ PERC. Điều này giúp thiết bị có thể cung cấp điện trong thời gian lâu hơn vào ban ngày.
Nhược điểm
Các tấm pin sản xuất theo công nghệ TOPCon thường yêu cầu lượng bạc (Ag) lớn hơn so với các tế bào PERC. Do cả hai công nghệ TOPCon và PERC đều sử dụng bột bạc trong quá trình sản xuất, nhưng TOPCon sử dụng keo bạc trên cả hai mặt của tế nào nên chi phí sẽ luôn cao hơn so với pin mặt trời PERC.
Vì vậy, để công nghệ TOPCon được tung ra thị trường với mức giá hợp lý thì đòi hỏi quá trình sản xuất phải giảm được lượng bạc cần thiết mà vẫn mang lại hiệu quả tương tự hoặc cao hơn.
Tương lai của công nghệ TOPCon
Công nghệ TOPCon cung cấp sự kết hợp tốt nhất giữa hiệu quả và chi phí vốn so với những công nghệ loại N khác như HJT và IBC. Những công nghệ này tuy mang lại tính hiệu quả tương đương nhưng cấu trúc tế bào lại phức tạp và cần chi phí vốn cao hơn nhiều. Do đó với những ưu điểm vốn có, có thể chỉ trong vài năm tới, công nghệ TOPCon sẽ nhanh chóng phổ biến như công nghệ tế bào PERC hiện nay.
Hiện tại, công nghệ pin mặt trời PERC vẫn đang dẫn đầu thị trường với thị phần khoảng 75%. Nhưng dự báo tỷ lệ tế bào PERC mono-Si loại P sẽ giảm xuống còn khoảng 10% trong vòng 10 năm tới. Trong khi đó, công nghệ TOPCon loại N sẽ chiếm thị phần từ khoảng 10% vào năm 2022 lên đến 60% vào năm 2033 và trở thành loại pin mặt trời phổ biến nhất. Người ta dự đoán rằng mức tăng lớn nhất sẽ xảy ra từ năm 2024.
Trên đây là những thông tin chi tiết về công nghệ TOPCon, hi vọng đã giúp bạn đọc có thêm những kiến thức bổ ích và cần thiết trong lĩnh vực năng lượng mặt trời.
Để cập nhật những thông tin mới nhất về công nghệ sản xuất pin mặt trời cũng như xu hướng của ngành điện năng lượng mặt trời trong tương lai, hãy theo dõi sunemit.com ngay bạn nhé!
Phạm Hân là chuyên viên marketing tại Công ty điện mặt trời Sunemit. Với nhiều năm làm việc trong ngành marketing và 3 năm tìm hiểu về lĩnh vực điện năng lượng mặt trời, Hân hi vọng có thể mang đến cho độc giả những kiến thức bổ ích, giúp bất kỳ ai cũng có thể hiểu rõ về hệ thống để lựa chọn giải pháp điện mặt trời tối ưu.
