PERC vs TOPCon vs HJT vs BC: Mengapa Sel Surya Berbeda Begitu
Daftar Isi
Jawaban singkat: PERC, TOPCon, HJT, dan BC terutama berbeda pada apa yang terjadi di permukaan sel dan kontak belakang, bukan pada wafer silikon di bawahnya. PERC mempasivasi bagian belakang sel tipe-p dan membuka kontak lokal melaluinya. TOPCon menempatkan oksida terowongan ultra-tipis, sekitar 2 nm, di bawah lapisan polisilikon terdoping sehingga pembawa muatan menerobos melalui permukaan yang dipasivasi, yang meningkatkan tegangan rangkaian terbuka. HJT mendeposisikan lapisan silikon amorf tipis pada kedua sisi dan menggunakan suhu proses yang lebih rendah. BC memindahkan kedua kontak ke bagian belakang, menghilangkan sepenuhnya bayangan busbar depan. Konsekuensinya bagi produsen adalah bahwa setiap jalur menyiratkan serangkaian langkah proses tambahan yang berbeda dan tingkat kompatibilitas yang berbeda dengan lini yang ada — TOPCon terutama membutuhkan tambahan difusi dan deposisi, sedangkan HJT menggantikan seluruh urutan termal. Perbedaan kompatibilitas lini itulah yang menjelaskan mengapa industri bertemu pada arah seperti yang terjadi.
Manufaktur Modul PV · oleh Jerry, Ooitech
Pertanyaan Inti Edisi Ini
Dari tipe-P ke tipe-N, dari PERC ke TOPCon, HJT dan BC, apa sebenarnya arti huruf-huruf ini? Masalah berbeda apa yang mereka selesaikan, dan apa yang harus diperhatikan oleh para profesional rantai pasok saat memilihnya?
Pemasok A berkata: "Modul TOPCon kami mencapai efisiensi 22,5%, satu poin lebih tinggi dari PERC." Pemasok B berkata: "Modul HJT kami memiliki koefisien suhu yang lebih baik dan menghasilkan lebih banyak daya dalam kondisi panas." Pemasok C berkata: "Modul BC kami tidak memiliki garis kisi di bagian depan, tampilannya lebih bersih dan cocok untuk proyek terdistribusi."
Jadi bagaimana Anda membandingkannya? Jika Anda hanya melihat harga dan efisiensi terukur, Anda akan melewatkan hal-hal yang benar-benar penting:
Rute teknologi yang berbeda memiliki hasil produksi massal yang berbeda, yang mempengaruhi stabilitas pengiriman.
Konsumsi pasta perak berbeda (HJT lebih tinggi), yang mempengaruhi tren biaya dan risiko pasokan.
Mekanisme degradasi berbeda (P-type memiliki LID, N-type memiliki LeTID), yang mempengaruhi klaim garansi.
Suhu proses berbeda (HJT adalah proses suhu rendah), yang mempengaruhi peralatan, ambang investasi, dan lanskap pemasok secara keseluruhan.
Edisi ini membantu Anda membangun kerangka kerja lengkap untuk membandingkan rute teknologi.
Memahaminya dalam Satu Kalimat
PERC adalah puncak teknologi P-type (pasivasi belakang), TOPCon adalah rute produksi massal N-type arus utama (pasivasi kontak), HJT adalah rute suhu rendah berkinerja tinggi (pasivasi antarmuka heterojunction), dan BC memindahkan elektroda ke belakang sebagai solusi estetika. Mereka memecahkan masalah yang sama dari sudut yang berbeda: mengurangi kerugian efisiensi.
Analogi Sederhana
Kehilangan efisiensi sel surya seperti rumah lima lantai yang bocor air di setiap lantai:
Bocor lantai pertama (kerugian absorpsi): cahaya langsung tembus tanpa diserap.
Bocor lantai kedua (kerugian termalisasi): kelebihan energi foton energi tinggi berubah menjadi panas.
Bocor lantai ketiga (kerugian rekombinasi): elektron dan lubang bergabung kembali sebelum dipisahkan.
Bocor lantai keempat (kerugian resistansi): arus bertemu resistansi di sel dan elektroda lalu berubah menjadi panas.
Bocor lantai kelima (kerugian bayangan): elektroda depan menghalangi sebagian sinar matahari.
PERC terutama memperbaiki lantai ketiga (rekombinasi belakang). TOPCon terutama memperbaiki bagian kontak lantai ketiga (rekombinasi kontak). HJT hampir sepenuhnya merenovasi lantai ketiga (pasivasi antarmuka). BC terutama memperbaiki lantai kelima (memindahkan elektroda ke belakang untuk menghilangkan bayangan).
Catatan rantai pasok: rute yang berbeda memperbaiki lantai yang berbeda, tetapi biaya dan kesulitan memperbaiki setiap lantai bervariasi. Yang Anda pilih bukan hanya angka efisiensi, tetapi pertukaran 'di mana berinvestasi, berapa banyak kerugian yang bisa dihemat, dan berapa harga yang dibayar.'
Prinsip Profesional
P-type vs N-type: pilihan substrat
| Item | Wafer P-type | Wafer N-type |
|---|---|---|
| Doping | Boron | Fosfor |
| Pembawa mayoritas | Lubang | Elektron |
| Degradasi LID | Lebih terlihat (rekombinasi boron-oksigen) | Lebih rendah |
| Sensitivitas pengotor | Lebih tinggi | Lebih rendah (masa hidup pembawa minoritas lebih tinggi) |
| Teknologi perwakilan | PERC | TOPCon, HJT, beberapa BC |
Tren: N-type menggantikan P-type sebagai arus utama, karena masa hidup pembawa minoritas wafer N-type lebih tinggi (elektron 'hidup lebih lama'), dan dikombinasikan dengan pasivasi yang lebih canggih dapat mencapai efisiensi yang lebih tinggi.
PERC: menambahkan lapisan pelindung di belakang
PERC adalah singkatan dari Passivated Emitter and Rear Cell. Di bagian belakang sel P-type tradisional, ia menambahkan:
Lapisan pasivasi Al2O3 (aluminium oksida) untuk mengurangi rekombinasi belakang.
Lapisan pelindung SiNx (silikon nitrida) untuk meningkatkan refleksi belakang, memantulkan kembali foton yang tidak terserap untuk kesempatan kedua diserap.
Kerugian utama yang diatasi: rekombinasi belakang ditambah kerugian transmisi belakang.
Fitur rantai pasokan: teknologi paling matang, rantai pasokan paling lengkap, biaya terendah, namun batas efisiensi sekitar 23,5%. Ini adalah basis terpasang terbesar, dengan suku cadang dan penggantian termudah.
TOPCon: gerbang kontak presisi
TOPCon adalah singkatan dari Tunnel Oxide Passivated Contact. Struktur kunci: di bagian belakang wafer tipe-N, lapisan oksida yang sangat tipis (SiO2, sekitar 1-2nm) dibuat, kemudian ditutup dengan lapisan polisilikon yang didoping.
Lapisan oksida bertindak seperti gerbang, memblokir pembawa minoritas (lubang) agar tidak bergabung kembali sementara memungkinkan pembawa mayoritas (elektron) untuk menembus (ini adalah "tunneling").
Lapisan polisilikon yang didoping memberikan kontak listrik yang baik dan menurunkan resistansi kontak.
Kerugian utama yang diatasi: rekombinasi di daerah kontak logam ditambah resistansi kontak.
Fitur rantai pasokan: sangat kompatibel dengan jalur PERC (dapat ditingkatkan) dan saat ini merupakan jalur produksi massal tipe-N utama. Perhatikan konsumsi pasta perak, hasil proses lapisan oksida, dan data degradasi.
HJT: dua lapisan pelindung yang menjepit wafer
HJT adalah singkatan dari Heterojunction Technology. Struktur: di kedua sisi wafer kristal tipe-N, lapisan silikon amorf intrinsik (i-a-Si:H) diendapkan sebagai pasivasi, kemudian ditutup dengan lapisan silikon amorf yang didoping, dan akhirnya oksida konduktif transparan (TCO).
"Hetero" berarti silikon kristal dan silikon amorf adalah dua bahan semikonduktor yang berbeda.
Kedua lapisan i-a-Si:H memberikan pasivasi permukaan yang sangat baik.
Seluruh proses selesai pada suhu rendah (<200°C, sedangkan PERC/TOPCon membutuhkan 800°C+).
Kerugian utama yang diatasi: rekombinasi permukaan ditambah kerugian suhu (koefisien suhu lebih rendah, kinerja lebih baik dalam panas).
Fitur rantai pasokan: efisiensi tinggi dan perilaku suhu yang baik, tetapi investasi peralatan besar, konsumsi pasta perak tinggi, dan kebutuhan target (ITO untuk TCO). Proses suhu rendah berarti tidak kompatibel dengan jalur suhu tinggi yang ada dan membutuhkan kapasitas baru.
BC / IBC: memindahkan elektroda ke belakang
BC adalah singkatan dari Back Contact, dan IBC adalah Interdigitated Back Contact. Bagian depan sel tradisional memiliki garis kisi logam (elektroda) yang menghalangi sekitar 5%-7% sinar matahari. Teknologi BC menempatkan semua elektroda positif dan negatif di bagian belakang, sehingga bagian depan tidak terhalang sama sekali.
Cara kerjanya: Daerah P+ dan N+ disusun secara bergantian di bagian belakang untuk membentuk sambungan PN lokal, dengan elektroda positif dan negatif yang saling bersilangan.
Kerugian utama yang diatasi: bayangan elektroda depan.
Fitur rantai pasokan: bagian depan bersih (tanpa garis kisi) dan efisiensi tinggi, tetapi prosesnya rumit, tantangan hasil besar, dan banyak hambatan paten. Cocok untuk pasar distribusi kelas atas.
Ikhtisar peta kerugian efisiensi
| Jenis kerugian | Prinsip | PERC | TOPCon | HJT | BC |
|---|---|---|---|---|---|
| Kerugian absorpsi | Foton melewati/memantul | Refleksi belakang ditingkatkan | Sama | Sama | Tidak ada bayangan depan |
| Kerugian termalisasi | Energi surplus dari foton energi tinggi menjadi panas | Sama (terkait celah pita, sulit diubah oleh rute) | Sama | Sama | Sama |
| Rekombinasi permukaan | Cacat permukaan menjebak pembawa | Pasivasi depan | Depan + belakang | Pasivasi dua sisi yang sangat baik | Tergantung pada substrat |
| Rekombinasi kontak | Rekombinasi pada kontak logam | — | Oksida terowongan | Isolasi silikon amorf | Tergantung pada desain |
| Kerugian resistansi | Pemanasan jalur arus | Standar | Lebih rendah (kontak polisilikon) | Tergantung pada kualitas TCO | Jalur belakang lebih panjang |
| Kerugian bayangan | Bayangan elektroda depan | Ya | Ya | Ya | Hampir tidak ada |
| Kerugian suhu | Penurunan efisiensi pada suhu tinggi | Rata-rata | Lebih baik | Terbaik | Lebih baik |
Panduan Ilustrasi
Gambar 1: Perbandingan P-type vs N-type
Kolom kiri (nada biru): wafer P-type, doping boron, pembawa mayoritas adalah hole, degradasi LID lebih terlihat, teknologi representatif PERC. Kolom kanan (nada hijau): wafer N-type, doping fosfor, pembawa mayoritas adalah elektron, masa hidup pembawa minoritas lebih tinggi, teknologi representatif TOPCon/HJT/BC. Perbedaan mendasar antara P-type dan N-type terletak pada elemen doping dan jenis pembawa mayoritas, dan N-type dapat mencapai efisiensi lebih tinggi berkat masa hidup pembawa yang lebih panjang dikombinasikan dengan pasivasi canggih.
Gambar 2: Perbandingan penampang PERC / TOPCon / HJT / BC
Empat kolom, masing-masing menunjukkan penampang vertikal satu sel, dengan posisi sambungan PN ditandai lingkaran putus-putus merah. PERC dan TOPCon memiliki sambungan PN di depan, HJT memiliki heterojungsi di kedua sisi, dan BC memiliki sambungan PN sepenuhnya di belakang. Bacaan rantai pasok: lebih banyak lapisan berarti lebih banyak langkah proses berarti tantangan hasil lebih besar. HJT memiliki lapisan paling sedikit tetapi menggunakan film tipis suhu rendah, TOPCon memiliki jumlah lapisan sedang yang paling dekat dengan jalur yang ada, dan BC memiliki struktur belakang paling kompleks.
Gambar 3: Peta kehilangan efisiensi surya
Pertempuran jalur teknologi terutama tentang meningkatkan kerugian di cincin kedua dan ketiga. Tidak ada satu teknologi pun yang dapat menyelesaikan semua kerugian sekaligus. Bacaan rantai pasok: ketika Anda membandingkan kesenjangan efisiensi antara dua teknologi, tanyakan dengan jelas dari lapisan kerugian mana perbedaan itu berasal, karena itu menentukan apakah kesenjangan itu nyata atau hanya hasil laboratorium, dan apakah itu bertahan dalam kondisi berbeda seperti suhu tinggi atau cahaya lemah.
Istilah Kunci dalam Edisi Ini
| Istilah | Bahasa Inggris | Penjelasan satu baris | Mengapa rantai pasok harus tahu |
|---|---|---|---|
| PERC | Passivated Emitter and Rear Cell | Lapisan pasivasi ditambahkan di bagian belakang sel P-type untuk mengurangi rekombinasi | Basis terpasang terbesar, rantai pasok paling matang, penggantian termudah |
| TOPCon | Tunnel Oxide Passivated Contact | Sel N-type menggunakan oksida terowongan untuk mengurangi rekombinasi kontak | Jalur N-type mainstream saat ini, perhatikan hasil dan pasta perak |
| HJT | Teknologi Heterojunction | Heterojunction silikon kristalin-amorf dengan pasivasi dua sisi | Potensi efisiensi tinggi, investasi peralatan besar, perhatikan penggunaan perak dan target |
| BC/IBC | Back Contact / Interdigitated Back Contact | Elektroda dipindahkan sepenuhnya ke belakang untuk menghilangkan bayangan | Proses kompleks, tantangan hasil, kendala paten |
| Pasivasi | Pasivasi | Menutupi permukaan silikon dengan lapisan material untuk mengurangi cacat dan rekombinasi | Kualitas pasivasi menentukan degradasi dan masa pakai |
| Pasta Perak | Pasta Perak | Pasta mengandung perak yang digunakan untuk membuat garis kisi elektroda konduktif | Harga perak mempengaruhi biaya sel, penggunaan perak HJT menjadi fokus |
| LID | Light Induced Degradation | Cahaya menyebabkan penurunan efisiensi pada modul tipe-P | LID harus dipertimbangkan dalam garansi modul tipe-P |
| LeTID | Light and elevated Temperature Induced Degradation | Degradasi akibat cahaya dan suhu tinggi, yang juga dapat dialami tipe-N | Fokus degradasi untuk modul tipe-N |
Kesalahpahaman Umum
Kesalahpahaman 1: TOPCon hanyalah PERC yang ditingkatkan. Pemahaman yang benar: TOPCon menggunakan wafer tipe-N (PERC menggunakan tipe-P), dan konsep desain kontak pasivasi benar-benar berbeda dari PERC. Meskipun beberapa jalur PERC dapat ditingkatkan ke TOPCon, keduanya adalah dua generasi teknologi.
Kesalahpahaman 2: HJT sudah dapat sepenuhnya menggantikan TOPCon. Pemahaman yang benar: HJT memiliki efisiensi tinggi dan suhu proses rendah, tetapi investasi peralatan besar, konsumsi pasta perak tinggi (sekitar dua kali lipat TOPCon) dan membutuhkan target. Masing-masing memiliki skenario dan kelompok pelanggan yang sesuai.
Kesalahpahaman 3: Teknologi dengan efisiensi tertinggi pasti yang terbaik. Pemahaman yang benar: Anda harus melihat total biaya, termasuk hasil produksi massal, biaya material (terutama perak dan target), degradasi, koefisien suhu, respons cahaya lemah, dan stabilitas pasokan. Efisiensi terukur hanyalah satu dimensi evaluasi teknis.
Kesalahpahaman 4: Modul BC tidak memiliki garis grid depan, sehingga efisiensinya pasti paling tinggi. Pemahaman yang benar: BC memindahkan elektroda ke belakang, menghilangkan kerugian bayangan depan, tetapi proses belakang lebih kompleks dan jalur resistansi belakang lebih panjang. Keunggulan efisiensi BC jelas dalam kondisi tertentu, tetapi tidak optimal di setiap skenario.
Poin Fokus Rantai Pasokan
Memilih jalur teknologi sama dengan memilih stabilitas pasokan untuk 5-10 tahun ke depan.
Kapasitas dan pasokan: PERC memiliki kapasitas terbesar tetapi sedang digantikan oleh TOPCon. Saat mengevaluasi pemasok, lihat pangsa kapasitas N-type dan kemajuan ramp-up mereka.
Ketergantungan pasta perak: perak adalah biaya terbesar kedua dalam sel setelah wafer. Konsumsi perak HJT menjadi hambatan biaya yang dipantau industri (pasta perak suhu rendah lebih mahal).
Degradasi dan garansi: Modul N-type umumnya mengalami degradasi lebih rendah daripada P-type, tetapi kinerja LeTID bervariasi antar produsen. Dalam negosiasi garansi, dapatkan kurva degradasi spesifik.
Kecocokan suku cadang: modul pengganti harus sesuai dengan jalur teknologi asli dan parameter batch. Menghubungkan modul dengan desain sambungan PN yang berbeda secara seri menyebabkan kerugian ketidakcocokan.
Risiko paten: Paten teknologi BC terkonsentrasi pada beberapa perusahaan, sehingga substitusi domestik dan pasar suku cadang untuk rantai pasokan mungkin terbatas.
Catatan rantai pasokan: memilih jalur teknologi modul bukan hanya tentang efisiensi dan harga hari ini, tetapi prediksi stabilitas pasokan dan ketersediaan suku cadang selama 25 tahun ke depan. TOPCon saat ini adalah pilihan "kepastian tinggi", HJT adalah pilihan "potensi masa depan tinggi", dan BC adalah pilihan "nilai tinggi dalam skenario tertentu".
Kesimpulan dalam Satu Kalimat
PERC memperbaiki bagian belakang, TOPCon memperbaiki kontak, HJT memperbaiki antarmuka, dan BC memperbaiki bayangan. Logika dasar persaingan keempat teknologi ini adalah menambal titik-titik berbeda pada peta kerugian efisiensi, dan keputusan pengadaan Anda adalah keseimbangan multi-objektif antara kematangan, biaya, efisiensi, dan keamanan pasokan.
Pandangan Ooitech
Ooitech percaya: PERC, TOPCon, HJT dan BC bukanlah perlombaan untuk satu angka efisiensi, tetapi empat tambalan berbeda pada peta kerugian efisiensi, dan pilihan cerdas adalah yang menyeimbangkan kematangan, biaya, efisiensi, dan keamanan pasokan jangka panjang.
