مقدمه

در سال 2023، بسیاری از تولیدکنندگان سلول خورشیدی با یک سوال مشابه در اتاق هیئت مدیره مواجه شدند: اگر صنعت باید از PERC نوع P به فناوری نوع N حرکت کند، سرمایه‌گذاری بعدی باید به TOPCon یا HJT اختصاص یابد؟

روی کاغذ، HJT ظریف به نظر می‌رسید. دارای غیرفعال‌سازی قوی، پردازش دمای پایین، عملکرد دووجهی عالی و سقف نظری امیدوارکننده بود. اما در کارخانه‌های واقعی، تصمیم اغلب توسط یک عدد گرفته می‌شد: هزینه تبدیل.

برای شرکتی که از قبل خطوط PERC را اجرا می‌کند، ارتقاء به TOPCon می‌توانست تقریباً 50-80 میلیون RMB به ازای هر GWهزینه داشته باشد. ساخت یک خط جدید HJT اغلب به 200-350 میلیون RMB به ازای هر GWنیاز داشت، حتی با وجود کاهش قیمت تجهیزات. این تفاوت آنقدر بزرگ بود که نمی‌شد نادیده گرفت.

بنابراین TOPCon صرفاً به دلیل پیشرفته‌ترین فناوری بودن پیروز نشد. بلکه به این دلیل پیروز شد که مسیر از PERC به طور طبیعی به TOPCon منتهی می‌شد.

ایده اصلی

صنعت خورشیدی TOPCon را در خلأ انتخاب نکرد. بلکه TOPCon را تحت وزن ده سال تجهیزات PERC، مهندسان PERC، تامین‌کنندگان PERC، داده‌های کیفیت PERC و عادات تولید PERC انتخاب کرد. این یک نمونه کلاسیک از وابستگی به مسیر.

پارامترهای فنی

مقایسه بازار و فناوری

چرا شکاف هزینه مهم بود

مزایای فنی

وابستگی به مسیر: نیروی پنهان پشت پیروزی TOPCon

وابستگی به مسیر به این معناست که تصمیم امروز به شدت تحت تأثیر سرمایه‌گذاری دیروز است. زمانی که یک صنعت تجهیزات ساخته، افراد را آموزش داده، استانداردها را نوشته، داده‌های خرابی را جمع‌آوری کرده و زنجیره‌های تامین را حول یک مسیر بهینه کرده است، تغییر به مسیر دیگر پرهزینه و پرریسک می‌شود.

TOPCon هر سه لایه وابستگی به مسیر را از PERC دریافت کرد.

• هزینه سوئیچینگ کمتر: TOPCon تنها به چند ماژول فرآیند جدید بر روی خطوط PERC موجود نیاز داشت، مانند انتشار بور و مراحل تماس غیرفعال LPCVD یا PECVD.

• حلقه بازخورد مثبت: خطوط بیشتر TOPCon باعث شد تولیدکنندگان تجهیزات، تامین‌کنندگان خمیر، مهندسان فرآیند و تیم‌های کیفیت، TOPCon را سریع‌تر بهبود بخشند.

• اثر قفل‌شدگی: زمانی که TOPCon به زبان اصلی تولید تبدیل شد، استعدادها، استانداردها، عیب‌یابی و توسعه تامین‌کنندگان همگی در یک جهت شروع به جریان کردند.

TOPCon قوی‌تر شد زیرا کارخانه‌های بیشتری آن را انتخاب کردند. کارخانه‌های بیشتری آن را انتخاب کردند زیرا قوی‌تر شد. این حلقه تعیین‌کننده بود.

چرا HJT رقابت صنعتی را باخت، نه رقابت فناوری

HJT به دلیل فناوری ضعیف شکست نخورد. از بسیاری جهات، از نظر فنی جذاب است.

• ساختار متقارن از عملکرد دوطرفه قوی پشتیبانی می‌کند.

• سیلیکون آمورف ذاتی غیرفعال‌سازی عالی را فراهم می‌کند.

• پردازش در دمای پایین می‌تواند تنش حرارتی را کاهش دهد.

• ضریب دمای پایین‌تر به عملکرد در آب و هوای گرم کمک می‌کند.

• HJT سازگاری قوی با سلول‌های تاندوم پروسکایت آینده دارد.

اما HJT یک مشکل صنعتی جدی داشت: از پایه تولید PERC به ارث نبرد.

کارخانه‌ای که HJT را انتخاب می‌کرد، مجبور بود جایگزینی بخش‌های بزرگی از دارایی‌های موجود، بازآموزی مهندسان، ایجاد سیستم تأمین‌کننده جدید، پذیرش چرخه جدید افزایش بازدهی و ریسک سرمایه‌گذاری بیشتر را در نظر بگیرد. در دوره‌ای که حاشیه سود تولید پنل‌های خورشیدی تحت فشار بود، این فقط یک تصمیم فناورانه نبود؛ یک تصمیم بقا بود.

BC: مسیر سوم، اما نه یک میان‌بر آسان

فناوری BC اغلب به عنوان یک برنده احتمالی دیگر توصیف می‌شود، اما مسیر آن با TOPCon و HJT متفاوت است.

BC نمی‌تواند به طور کامل ساختار سنتی PERC را به ارث ببرد، زیرا معماری تماس پشتی طراحی سلول را اساساً تغییر می‌دهد. این فناوری نیاز به الگوسازی، باز کردن لیزری، ماسک‌گذاری و تشکیل دقیق تماس پشتی دارد. این امر آن را بسیار پیچیده‌تر از TOPCon می‌کند.

However, BC can attach itself to different base technologies:

• TBC: TOPCon به اضافه تماس پشتی، که بخشی از فرآیند و منطق تجهیزات TOPCon را به اشتراک می‌گذارد.

• HBC: HJT به اضافه تماس پشتی، که غیرفعال‌سازی HJT را با ساختار تماس پشتی ترکیب می‌کند.

BC صرفاً یک چهارراه نیست.更像 یک بزرگراه جدید است که می‌تواند انواع مختلف وسایل نقلیه را حمل کند. اما خود بزرگراه هنوز باید ساخته شود و این هزینه‌بر است.

مشکل اصلی بازدهی است. هر مرحله فرآیند اضافی می‌تواند به یک عامل کاهش بازدهی تبدیل شود. تا زمانی که BC نتواند بازدهی، هزینه و توان عملیاتی را به سطوح TOPCon نزدیک کند، در بازارهای ممتاز قوی باقی خواهد ماند اما جایگزینی TOPCon در مقیاس عظیم دشوار خواهد بود.

کاربردهای محصول

این برای تولیدکنندگان پنل‌های خورشیدی چه معنایی دارد

برای تولیدکنندگانی که در حال برنامه‌ریزی ظرفیت جدید سلول یا ماژول هستند، بحث TOPCon-HJT-BC فقط مربوط به بازدهی سلول نیست. بلکه به اقتصاد کارخانه مربوط است.

• تولیدکنندگان مبتنی بر PERC موجود به طور طبیعی به سمت TOPCon حرکت کردند زیرا مسیر ارتقا واضح‌تر بود.

• ورودی‌های جدید با سرمایه کافی ممکن است HJT یا BC را در نظر بگیرند، اما باید ریسک فرآیند بالاتر را بپذیرند.

• تولیدکنندگان ماژول ممتاز ممکن است از BC برای هدف‌گیری تولید پراکنده، زیبایی‌شناسی پشت‌بام و بخش‌های با بازدهی بالا استفاده کنند.

• سرمایه‌گذاران فناوری بلندمدت مسیرهای تاندوم HJT-پرووسکایت و TOPCon-پرووسکایت را از نزدیک زیر نظر دارند.

این برای مهندسان تولید چه معنایی دارد

برای مهندسان خط مقدم، سه سال آینده احتمالاً همچنان تحت سلطه TOPCon خواهد بود. ارزشمندترین مهارت‌های عملی همچنان مربوط به کنترل کامل فرآیند TOPCon خواهد بود.

زمینه‌های مهم عبارتند از:

• پیش‌تمیزکاری و آماده‌سازی سطح

• کنترل نفوذ بور

• حذف BSG

• تشکیل تماس غیرفعال‌شده با LPCVD یا PECVD

• پنجره‌های فرآیند بازپخت

• لایه‌نشانی فیلم Al₂O₃ و SiNₓ

• فلززنی و تطبیق خمیر

• تحلیل خرابی و بهبود بازده

در عین حال، مهندسان نباید پیشرفت تاندوم پروسکایت را نادیده بگیرند. شاخص‌های کلیدی برای نظارت نه تنها راندمان آزمایشگاهی، بلکه پایداری، عملکرد در مساحت بزرگ و تکرارپذیری فرآیند است.

نقطه عطف تاندوم پروسکایت

وابستگی به مسیر قدرتمند است، اما دائمی نیست. زمانی که افزایش عملکرد یک مسیر جدید به اندازه‌ای بزرگ شود که هزینه تغییر را توجیه کند، می‌تواند شکسته شود.

به همین دلیل است که تاندوم پروسکایت اهمیت دارد. اگر فناوری تاندوم به تولید صنعتی پایدار برسد، بحث قدیمی بین TOPCon تک‌پیوندی و HJT تک‌پیوندی ممکن است اهمیت خود را از دست بدهد. صنعت ممکن است از بهینه‌سازی سیلیکون کریستالی به تنهایی به بازسازی کل سقف راندمان تغییر مسیر دهد.

حامیان HJT به شدت روی این شرط بندی می‌کنند. فرآیند دمای پایین و ساختار متقارن HJT آن را به طور طبیعی برای ادغام تاندوم پروسکایت مناسب می‌کند. اما شرکت‌های TOPCon نیز در حال توسعه راه‌حل‌های تاندوم هستند، بنابراین HJT تنها برنده احتمالی نیست.

تماس و خرید

سه قضاوت واضح

اول، TOPCon در سه سال آینده مسیر اصلی باقی خواهد ماند. از 2026 تا 2029، TOPCon احتمالاً بیش از 70٪ سهم بازار را حفظ خواهد کرد. مزیت آن فقط راندمان نیست. بلکه در دسترس بودن تجهیزات، مهندسان آموزش‌دیده، بلوغ تأمین‌کنندگان، پایگاه‌های داده کیفیت و ریسک ارتقای کمتر است.

دوم، HJT برای بازگشت واقعی به تاندوم پروسکایت نیاز دارد. اگر HJT تنها یک فناوری تک‌پیوندی باقی بماند، برای معکوس کردن مقیاس صنعتی TOPCon تلاش خواهد کرد. اگر تاندوم پروسکایت-HJT به تولید انبوه پایدار برسد، ممکن است داستان تغییر کند.

سوم، BC قوی‌ترین تهدید ساختاری برای TOPCon است اگر بازده و هزینه را حل کند. BC مزایای قابل مشاهده‌ای در ظاهر و کاهش تلفات نوری دارد، به ویژه برای کاربردهای پشت‌بام و توزیع‌شده سطح بالا. اما مگر اینکه فرآیند پایدار و مقرون‌به‌صرفه شود، به عنوان یک مسیر ممتاز باقی خواهد ماند تا جایگزینی جهانی.

نتیجه‌گیری نهایی

بهترین فناوری همیشه اول برنده نمی‌شود. فناوری که با جاده موجود هماهنگ باشد، اغلب سریع‌تر برنده می‌شود.

TOPCon بر HJT پیروز شد نه به دلیل کمبود پتانسیل HJT، بلکه به دلیل انباشت صنعتی ده ساله PERC که مستقیماً به سمت TOPCon اشاره داشت. تجهیزات، مهندسان، تأمین‌کنندگان، پنجره‌های فرآیند و عادات کارخانه همه در یک جهت حرکت می‌کردند.

اکنون HJT به یک سود فناوری به اندازه کافی بزرگ نیاز دارد تا صنعت را از مسیر تاریخی خود خارج کند. BC در تلاش است تا از طریق سرمایه‌گذاری سنگین و بلوغ فرآیند، مسیر خود را بسازد. تاندم پروسکایت ممکن است به نقطه عطف واقعی بعدی تبدیل شود.

دیدگاه Ooitech

به عنوان یک ناظر از سمت تجهیزات، Ooitech ظهور TOPCon را یادآوری می‌کند که انتقال فناوری خورشیدی در خط تولید تصمیم گرفته می‌شود، نه فقط در نمودارهای بازدهی. برای تولیدکنندگان ماژول، مسیر برنده باید با تداوم تجهیزات، سرعت افزایش بازده، در دسترس بودن مواد و منحنی یادگیری اپراتورها هماهنگ باشد. اختلال بعدی احتمالاً تنها زمانی رخ می‌دهد که فناوری تاندم جهش عملکردی به اندازه کافی بزرگ برای غلبه بر قفل شدن امروزی TOPCon ارائه دهد.