2022 年、再生可能エネルギー テスト センター (RETC) は、不動態化接点を備えた次世代 n 型 PV セルの台頭という、市場の牽引力と受け入れを獲得しつつある技術トレンドを注意深く監視しています。これらの次世代 n 型 PV セルは、太陽光発電業界が性能を向上させながらコストを削減し続けるために不可欠です。ここでは、新しい n 型 PV セル設計の可能性と、この有望な技術の拡張に伴う潜在的な課題について探ります。
TOPConの台頭
多くの業界アナリストや材料科学者は、新たな n 型 PV セルの設計が PV 技術ロードマップの次の論理的な進歩であると信じています。2013年、ドイツのフラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所の研究者は、新しいトンネル酸化物不動態化コンタクト（TOPCon）構造を備えた高効率n型シリコン太陽電池の製造方法を発表した。この斬新なセル設計は、優れた表面パッシベーションと効果的なキャリア輸送のおかげで、開回路電圧 (Voc)、曲線因子、効率において高い評価を達成しました。
p型PERCとn型TOPConシリコンセル設計の比較。
それから 10 年も経たないうちに、TOPCon は太陽光発電分野で最も流行っている言葉になりました。世界最大のモジュールメーカーは、TOPCon セルを使用した PV モジュールの量産を開始しています。LONGi Solar が p 型 TOPCon に大きな賭けをしている一方で、JinkoSolar、Jollywood Solar Technology、JA Solar、Trina Solar などの他の多くの大手モジュール企業は、n 型 TOPCon セル設計のモジュールに多額の投資を行っています。
市場におけるこのような全体的な方向転換は主に、p 型パッシベーションエミッターおよびリアコンタクトセル (PERC) モジュールの効率曲線が平坦化していることによるものです。これらは近年市場を支配していますが、メーカーは p 型モノラル PERC セル設計の物理的限界に達し始めています。n 型 TOPCon セルへの移行により、モジュール企業は実験室および大量生産においてセル効率をさらに高めることができます。
「誰もが可能な限り最高のモジュール銘板評価を望んでいます」と、技術デューデリジェンスとエンジニアリング サービスを提供する VDE Americas の主任エンジニア、Kenneth Sauer 氏は説明します。「Voc 値を高くすると、より高い効率と電力定格を達成できます。それ自体、メーカーは可能になり次第、n 型 TOPCon セル設計に移行することになるでしょう。」
N型細胞の利点
RETC の認定ラボでモジュールの特性評価テストが進行中です。
太陽光発電メーカーは、n 型 PV セルの潜在的な効率上の利点を長い間認識してきました。たとえば、三洋電機は 1980 年代に n 型ヘテロ接合技術 (HJT) 太陽電池の開発を開始しました。さらに、サンパワーは、高純度の n 型シリコンをベースにインターデジタル バック コンタクト (IBC) PV セルを構築しました。
n 型 HJT および IBC セル設計に基づく高効率 PV モジュールは、製造が複雑であるため、製造コストが比較的高く、依然として市場のニッチな部分にとどまっています。比較すると、n 型 TOPCon セルの製造は PERC プロセスに似ています。その結果、メーカーはアップグレードされた PERC 生産ラインでこれらの次世代の高効率 TOPCon モジュールを生産できるようになります。
現在の n 型 TOPCon モジュールは、ワットあたりの製造コストが p 型モノラル PERC モジュールよりもわずかに高くなりますが、効率の向上により、大規模な現場導入における平準化エネルギー原価 (LCOE) が低くなります。何よりも、一流の専門家は、n タイプ TOPCon が学習曲線の加速から恩恵を受けることを期待しています。
p 型モノラル PERC セルと比較した n 型 TOPCon セルの主な材料上の利点は、光誘起分解 (LID) と光および高温誘起分解 (LeTID) の両方に対する感受性が低下するため、分解速度が低いことです。さらなる利点としては、より高い両面面性係数と、低照度および高温の両方の条件下での性能の向上が挙げられます。
