Die 210 mm n-Typ TOPCon-Solarzelle von Trina Solar erreicht einen Wirkungsgrad von 24,24%. Der Nord TÜV hat den Wert bestätigt. Und der chinesische Photovoltaik-Hersteller Jinko Solar erreicht 25,7 Prozent Wirkungsgrad für n-type-Topcon-Solarzelle. Dies ist ein Weltrekord für den Wirkungsgrad von n-type-Solarzellen.
Die Wirkungsgrade von n-Typ Solarzellen sind höher als die von PERC-Zellen, dem derzeit einen Marktanteil von 80 % hat . Dies wirft die Frage auf, ob n-Typ Solarzellen die p-Typ Solarzellen ersetzen werden.
Prinzip der Solarzellen
Der photovoltaische Effekt bezieht sich auf das Phänomen, bei dem Licht eine Potentialdifferenz zwischen verschiedenen Teilen eines ungleichmäßigen Halbleiters oder zwischen Halbleiter und Metall erzeugt. Die Solarzelle ist ein Gerät, das aufgrund des photovoltaischen Effekts Sonnenenergie direkt in elektrische Energie umwandelt. Derzeit wird der photovoltaische Effekt vor allem beim p-n-Übergang in Halbleitern angewandt, die Strahlungsenergie in elektrische Energie umwandeln. Es gibt mehr Löcher in der „P-Bereich“, während es mehr Elektronen in der „N-Bereich“ enthalten. Wenn die Sonne auf den Halbleiter-p-n-Übergang scheint, fließt das Loch vom p-Bereich zum n-Bereich, und das Elektron vom n-Bereich zum p-Bereich. Und wenn die Zelle mit Drähten und Lasten verbunden sind, wird der Stromfluss ermöglicht.
Bei einer p-Typ-Zelle wird der Siliziumwafer mit Bor dotiert. Und eine N+/P-Typ-Struktur wid gebildet. Eine n-Typ-Zelle ist mit Phosphor dotiert und die P+/N-Typ-Struktur wird dann gebildet.
Die Entwicklung der photovoltaischen Zelltechnologie
Die Entwicklung der photovoltaischen Zelltechnologie hat drei Richtungen durchlaufen: BSF-Zellen (Aluminium Rückseitenoberfläche), PERC-Zellen und N-Typ-Zellen.
Vor 2015 lag der Marktanteil der BSF-Zellen (Aluminium Rückseitenoberfläche) bei über 90 %. Nach 2015, mit der kontinuierlichen Senkung der Kosten für monokristalline Zellen, der Verbesserung des Wirkungsgrads und der raschen Förderung der Lokalisierung von Anlagen, stiegen PERC-Zellen rasch an und besetzten einen großen Marktanteil. Und bis 2020 erhöhten mehrere Unternehmen die Investitionen in n-Typ Solarzellen. N-Typ Solarzellen wurden zur neuen Richtung der PV-Zelltechnologie.
Engpässe bei der Entwicklung von p-Typ Solarzellen
- Der theoretische Wirkungsgrad der monokristallinen PERC-Zellen liegt bei 24,5 %, so dass es in der Praxis schwierig ist, den Wirkungsgrad monokristalliner PERC-Zellen noch erheblich zu verbessern.
- Bei der PERC-Technologie wird die Rückseite der kristallinen Siliziumzelle passiviert. Die Elektronen müssen sich über eine längere Strecke durch den Laserspalt ausbreiten, um auf die Aluminiumelektrode auf der Rückseite zu erreichen, so dass Defekte und Verunreinigungen eine stärkere LID (lichtinduzierte Degradation) verursachen können.
Vorteile von n-Typ Solarzellen
- N-Typ Siliziumwafer enthalten mehr freie Elektronen als P-Typ-Wafer, und die Elektronen bewegen sich schneller. Daher hat der N-Typ theoretische das Potenzial für einen höheren Wirkungsgrad.
- Der Löcher der N-Typ Siliziumwafer hat eine höhere Lebensdauer.
- N-Typ Solarzelle mit Phosphor bildet keine Bor-Sauerstoff-Atompaare, was der Hauptgrund für die lichtinduzierte Dämpfung von P-Typ-Zellen ist. Daher ist die LID von n-Typ Solarzelle und Modulen geringer. Und es treten auch keine Bor-Sauerstoff-Defekte auf.
- N-Typ Solarzelle hat einen niedrigen Temperaturkoeffizienten und erzeugt mehr Strom. Für jedes Grad Temperaturanstieg bei herkömmlicher p-Typ Solarzelle sinkt die Leistung um 0,4 % bis 0,5 %, während der Temperaturkoeffizient von n-Typ Solarzelle nur etwa halb so hoch ist. Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sich n-Typ Solarzelle für Orten mit höheren Temperaturen, wie z. B. in Afrika, dem Nahen Osten und anderen Regionen mit besseren Einstrahlungsbedingungen.
- N-Typ Solarzelle hat eine hohe Bifazialrate. Bifaziale Stromerzeugung stellt die Entwicklungsrichtung von Photovoltaikzellen dar. Die Bifazialrate von PERC-Zellen liegt bei etwa 75 %, die von TOPCon bei über 85 % und die von HJT bei über 95 %.
Schwierigkeiten bei der kommerziellen Massenproduktion von n-Typ Solarzellen
- n-Typ Solarzellen stellen höhere Anforderungen an den Produktionsprozess, während gleichzeitig höhere Wirkungsgrad erzielt werden. Die Kosten für die Zellen werden definitiv steigen. Daher ist die Senkung der Produktionskosten von n-Typ Solarzellen zu einer der wichtigsten Aufgaben der Zellhersteller.
- Im Vergleich zu denn p-Typ Solarzellen ist die Industriekette der n-Typ Solarzellen noch nicht perfekt. Um n-Typ Solarzellen in Massenproduktion herzustellen, muss die Verbesserung der unterstützenden Einrichtungen beschleunigt werden.
Viele Hersteller sind bereits dabei, Produktionslinien für N-Typ-Zellen einzurichten. Es gibt immer mehr Anzeichen dafür, dass sich die PV-Industrie auf die N-Typ-Technologie mit höherem Wirkungsgrad umstellt. Der Kern der N-Typ-Technologie ist die Zelle, und zu den Hauptrichtungen gehören TOPCon, HJT und IBC. Die führenden PV-Hersteller versuchen weiterhin, den Wirkungsgrad von n-Typ Solarzelle zu steigern. Und auch andere Unternehmen haben N-Typ Wafer und Module auf den Markt gebracht. Laut CPIA macht der Marktanteil der PERC-Zellen im Jahr 2021 rund 91 % aus. Es wird erwartet, dass der Marktanteil von n-Typ Solarzelle im Jahr 2022 von 3 % auf 13,4 % steigen wird
Welches wird die Zukunft der PV-Industrie sein, die n-Typ Solarzelle oder die p-Typ Solarzelle? Was meinen Sie dazu?
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