Em 2022, a tecnologia de células do tipo N saiu do laboratório e abriu o primeiro ano de produção em massa, com um maior aumento da eficiência das células solares. Em Novembro do ano passado, as células de heterojunção de silício desenvolvidas independentemente pela LONGi Green Energy alcançaram uma eficiência de conversão de 26,81%, estabelecendo o maior recorde de eficiência de células solares à base de silício do mundo. espera-se que as células do tipo n se tornem o líder da tecnologia fotovoltaica da próxima geração e substituam gradualmente as células do tipo P.
História do desenvolvimento de baterias do tipo P
As células do tipo P referem-se principalmente a células BSF e células PERC. 2014-2015 anos atrás, a tecnologia de células fotovoltaicas era principalmente BSF, quer fossem monocristalinas ou policristalinas, a parte traseira foi passivada com o backfield de alumínio. 2015 anos depois, foram desenvolvidas células PERC. a parte traseira das células PERC não é apenas passivada com o backfield de alumínio, mas também adopta principalmente o método de passivação de óxido de alumínio mais nitreto de silício, evitando efectivamente algumas das anteriores Alguns defeitos técnicos. Com as vantagens da monocristalina em termos de eficiência de conversão e custos de produção, as células PERC tornaram-se a tecnologia mais eficaz para alcançar uma rápida redução dos custos de energia do sistema. Nos dois anos seguintes, todo o mercado mudou gradualmente para a tecnologia PERC. Em 2022, a proporção de produtos celulares PERC no mercado global ultrapassa os 90%.
Actualmente as células PERC não estão tão atrasadas, mas prevê-se que dentro de cerca de três anos, no máximo, será difícil competir com as células do tipo N mais eficientes.
A ascensão das células do tipo N
Em Julho de 2022, a célula PERC de alta eficiência G12 auto-desenvolvida da Trina Solar atingiu uma eficiência máxima de 24,5%, estabelecendo um novo recorde mundial. E 24,5% é já o limite de eficiência das células do tipo P.
Em comparação com as pastilhas de silício do tipo P, as pastilhas de silício do tipo N têm pelo menos uma ordem de magnitude maior de vida útil, porquê? Porque as pastilhas do tipo N são dopadas principalmente com "fósforo", de modo que não se formam pares boro-oxigénio (a principal causa da atenuação fotogénica nas células do tipo P) no material, tornando a atenuação inicial induzida pela luz das células e módulos do tipo N quase nula. Esta é a diferença fundamental entre células do tipo N e células do tipo P, e é por isso que a tensão de circuito aberto e a corrente de curto-circuito das células do tipo N são grandemente aumentadas, resultando numa maior eficiência de conversão de células.
Classificação da tecnologia N-células
As células do tipo N têm muitas vantagens, incluindo alta eficiência de conversão, alta taxa bifacial, baixo coeficiente de temperatura, sem deterioração da luz, bom efeito de luz fraca e maior vida útil.
A tecnologia das células N pode ser subdividida em heterojunção (HJT), TOPCon, IBC e outros tipos de tecnologia. Actualmente, os fabricantes de células fotovoltaicas escolhem principalmente a TOPCon ou HJT para prosseguir a produção em massa.
A eficiência teórica das células TOPCon do tipo N pode atingir 28,7%, enquanto a eficiência teórica das células de heterojunção pode atingir 27,5%.
TOPCon é uma tecnologia baseada no processo "N-células", que foi desenvolvida para alcançar "tunelização através da camada de óxido para passivar o contacto", e que pode aumentar significativamente a eficiência de conversão de N-células.
1. TOPCon vantagem: alta eficiência
De acordo com cálculos teóricos, a actual eficiência da produção em massa das células TOPCon é de cerca de 23,7-23,8%, e alguns fabricantes de células anunciaram ter atingido 24,0%+, e muitas empresas, incluindo Zhonglai, já atingiram uma eficiência laboratorial de 25% ou mais, pelo que existe um futuro brilhante.
2. TOPCon vantagem: baixo custo
TOPCon e PERC são ambos processos de alta temperatura, e podem maximizar a retenção e utilização dos processos existentes de equipamento tradicional de células P, que são altamente compatíveis tanto com as tecnologias celulares como com o equipamento da linha de produção. Se apenas o processo PERC original for melhorado, apenas é necessário um investimento adicional de 7 milhões de euros - 14 milhões de euros/GW, o que constitui um custo de investimento marginal melhor do que outras vias tecnológicas do tipo N. As linhas de produção da tecnologia PERC são a aplicação principal das células do tipo P, então, face à pressão de acumulação de amortização de activos do equipamento da linha de produção PERC em grande escala, continuar a melhorar e transformar o equipamento em linhas de produção TOPCon, é conducente à redução do risco de afundamento.
No futuro, à medida que os custos não-silício baixarem e os rendimentos e eficiências melhorarem, a TOPCon fechará rapidamente a diferença de custos com o PERC e tornar-se-á uma nova geração de produtos mainstream.
Progresso da industrialização da TOPCon
Devido à grande capacidade existente das células PERC, a nova capacidade PERC em 2019 irá basicamente reservar a interface TOPCon para posterior transformação e actualização. E muitas das actuais capacidades PERC de grandes fábricas de primeira linha pararam gradualmente de funcionar.
Actualmente, as principais empresas envolvidas na tecnologia TOPCON são: Longi, Zhonglai, JinkoSolar, Trina Solar, Orient Sunrise, etc., que são na sua maioria empresas integradas verticalmente. Entre elas, Zhonglai é uma das primeiras empresas a colocar TOPCon, e a eficiência média de conversão dos lotes de produção em massa de células TOPCon da empresa é de 24,2%, com alguns produtos a atingirem 24,5%.
De acordo com PVInfoLink e Tiburon New Energy, espera-se que a capacidade de produção da indústria TOPCon exceda 40GW até ao final de 2022, e que atinja cerca de 80GW até ao final de 2023.
O processo HJT é muito diferente do processo TOPCon descrito acima, que é uma actualização da linha de produção "P-cell". Portanto, muitos fabricantes optam por continuar a actualizar e modificar o TOPCON a fim de poupar custos. Então, quais são as vantagens do HJT?
1. Vantagem HJT: fluxo de processo curto
O processo da célula HJT consiste apenas em quatro fases principais, produção de velo, deposição de silicone amorfo, deposição de TCO e serigrafia. O fluxo do processo é muito inferior aos 10 para o PERC e 12-13 para o TOPCON. Isto torna os novos fabricantes que querem entrar hoje no mercado, mais inclinados para a tecnologia HJT. Isto dá aos novos fabricantes a possibilidade de competir com os fabricantes estabelecidos.
2. HJT vantagem: maior potencial de desenvolvimento
No laboratório, a eficiência de conversão da TOPCon é de cerca de 24%, enquanto a eficiência de produção em massa de células do tipo N é geralmente já superior a 24%. As células HJT podem utilizar silício nanocristalino dopado e silício microcristalino dopado nas superfícies frontal e posterior respectivamente, e no futuro a eficiência de conversão pode ser aumentada para mais de 30% empilhando IBCs e calcogenetos.
3. HJT vantagem: baixa atenuação
De acordo com dados relevantes, as células HJT decaem 1-2% no primeiro ano e 0,25% por ano depois, o que é muito inferior à decadência das células PERC (2% no primeiro ano e 0,45% por ano depois), e portanto as células HJT geram cerca de 1,9%-2,9% mais energia por watt do que as células PERC de dupla face ao longo do seu ciclo de vida.
Progresso da industrialização da HJT
As rotas do processo HJT e PERC são completamente diferentes e não podem ser alargadas, apenas novas linhas de produção podem ser postas em funcionamento; e a HJT não é compatível com o equipamento de produção PERC principal, pelo que já utilizando o processo PERC e a transição para a HJT resultará em custos de conversão mais elevados para as empresas. Portanto, a tecnologia HJT é mais amigável para as empresas abaixo da segunda ou terceira linha ou para as novas indústrias tecnológicas, sem a bagagem histórica de capacidade.
De acordo com estatísticas incompletas, os planos de capacidade e expansão divulgados por 24 empresas, incluindo CR Power, CNBM, Runyang, Huasheng New Energy e Akcome Technology, o futuro planeamento da capacidade da HJT atingiu 112GW.
Juntamente com a melhoria da eficiência da célula principal do mercado - o PERC começou a abrandar, e a industrialização das células de heterojunção baseadas em bolachas do tipo N amadureceu gradualmente, o foco do desenvolvimento da indústria de células fotovoltaicas está a mudar silenciosamente. Os peritos da indústria acreditam que, em comparação com outras vias tecnológicas, a tecnologia de células HJT tem melhores taxas de conversão e espaço para redução de custos, sendo também mais adequada para combinação com tecnologias como o IBC e o minério de titânio de cálcio, uma tecnologia que é conhecida na indústria como um candidato importante para a produção comercial fotovoltaica da próxima geração.
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