TOPCon সোলার সেল কী? টানেল অক্সাইড প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট প্রযুক্তির সম্পূর্ণ গাইড
সূচিপত্র
TOPCon সোলার সেলের ভূমিকা
TOPCon (টানেল অক্সাইড প্যাসিভেটিং কন্টাক্ট) একটি এন-টাইপ ওয়েফার সেল প্রযুক্তি যা প্রথম ২০১৩ সালে আবির্ভূত হয়। একটি TOPCon সোলার সেল হল একটি টানেল অক্সাইড প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট সোলার সেল যা এন-টাইপ সাবস্ট্রেটের উপর নির্মিত।
PERC সেলের তুলনায়, TOPCon সেলগুলি সেলের পিছনে চার্জ পরিবহন স্তর হিসাবে একটি চমৎকার চার্জ পরিবহন বৈশিষ্ট্যযুক্ত টানেল অক্সাইড স্তর ব্যবহার করে। এর উপরে, প্রায় 20nm এর একটি ডোপড পলিসিলিকন ফিল্ম জমা করা হয় যা পিছনের দিকে একটি প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট স্ট্রাকচার গঠন করে। এটি কার্যকরভাবে পৃষ্ঠের পুনর্মিলন এবং ধাতব যোগাযোগের পুনর্মিলন হ্রাস করে, ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ বাড়ায় এবং শক্তি রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করে।
TOPCon হল একটি টানেল অক্সাইড প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট সোলার সেল প্রযুক্তি যা নির্বাচনী ক্যারিয়ারের নীতির উপর ভিত্তি করে তৈরি, যা একটি উচ্চতর প্যাসিভেশন প্রভাব অর্জন করে।
TOPCon সেল একটি এন-টাইপ সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে। সেলের পিছনে একটি পাতলা অক্সাইড স্তর প্রস্তুত করা হয়, তারপরে একটি ডোপড পাতলা ফিল্ম দেওয়া হয়। এই দুটি একসাথে একটি প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট স্ট্রাকচার গঠন করে যা কার্যকরভাবে পৃষ্ঠের পুনর্মিলন এবং ধাতব যোগাযোগের পুনর্মিলন হ্রাস করে, যা এন-পিইআরটি সেলের রূপান্তর দক্ষতা আরও উন্নত করার জন্য বৃহত্তর সুযোগ প্রদান করে।
TOPCon প্রযুক্তি বিদ্যমান প্রচলিত P-টাইপ সেল সরঞ্জাম এবং প্রক্রিয়াগুলিকে সর্বাধিক পরিমাণে সংরক্ষণ এবং পুনরায় ব্যবহার করে। এতে শুধুমাত্র বোরন ডিফিউশন এবং পাতলা ফিল্ম ডিপোজিশন সরঞ্জাম যোগ করার প্রয়োজন হয়, পিছনের দিক খোলা বা সারিবদ্ধকরণের প্রয়োজন নেই। এটি সেল উৎপাদন প্রক্রিয়াকে ব্যাপকভাবে সরল করে এবং ব্যাপক উৎপাদনের অসুবিধা কম রাখে। প্রক্রিয়া লাইনটি উচ্চ সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং PERC এবং N-PERT বাইফেসিয়াল সেলগুলির জন্য ব্যবহৃত উচ্চ-তাপমাত্রা উৎপাদন লাইনের সাথে চলতে পারে।
TOPCon সেলগুলির সুবিধা হল কম ডিগ্রেডেশন, উচ্চ বাইফেসিয়ালিটি এবং কম তাপমাত্রা সহগ, যা টার্মিনাল পাওয়ার স্টেশন স্তরে স্পষ্ট বিদ্যুৎ উৎপাদন লাভ প্রদান করে।
TOPCon সেলের উন্নয়নের ধাপ
TOPCon সেলের উন্নয়নের ইতিহাসকে চারটি ধাপে ভাগ করা যায়: প্রযুক্তি প্রোটোটাইপ সময়কাল, পণ্য বিন্যাস সময়কাল, বাণিজ্যিক প্রচার সময়কাল এবং বিস্ফোরক বৃদ্ধির সময়কাল.
TOPCon সেলের সুবিধা
কর্মক্ষমতা সুবিধা
উচ্চ রূপান্তর দক্ষতা। TOPCon সেলের অনন্য প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট ডিজাইনের কারণে, তাত্ত্বিক দক্ষতার সীমা ২৮.৭% পর্যন্ত পৌঁছায়। শীর্ষস্থানীয় TOPCon নির্মাতারা ইতিমধ্যেই ২৫.৫% এর উপরে ব্যাপক উৎপাদন দক্ষতা অর্জন করেছে, যা মূলধারার PERC সেলের তুলনায় উল্লেখযোগ্য উন্নতি (বর্তমান ব্যাপক উৎপাদন রূপান্তর দক্ষতা প্রায় ২৩.৫%, তাত্ত্বিক সীমা ২৪.৫%)।
উচ্চ বাইফেসিয়ালিটি। TOPCon বাইফেসিয়াল সেল প্রতি ওয়াটে বাইফেসিয়াল PERC সেলের তুলনায় প্রায় ৩% বেশি বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। একই গ্রাউন্ড-মাউন্টেড পাওয়ার স্টেশন পরিস্থিতিতে, এটি উচ্চতর বিদ্যুৎ উৎপাদন লাভ প্রদান করে।
কম তাপমাত্রা সহগ। N-টাইপ TOPCon মডিউলের তাপমাত্রা সহগ -০.৩০%/℃ পর্যন্ত কম, যা P-টাইপ মডিউলের -০.৩৫%/℃ এর চেয়ে ভাল, উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে চমৎকার স্থিতিশীলতা দেখায়।
কম ডিগ্রেডেশন। ফসফরাস-ডোপড N-টাইপ ক্রিস্টালাইন সিলিকনে অত্যন্ত কম বোরন উপাদান থাকে, তাই মূলত কোনো বোরন-অক্সিজেন পুনর্মিলন নেই, যা ডিগ্রেডেশন হারে একটি সুবিধা দেয়। কিছু TOPCon মডিউল প্রথম বছরে ১% ডিগ্রেডেশন এবং রৈখিক বার্ষিক ডিগ্রেডেশন ০.৪% দেখায়, যেখানে PERC মডিউলের জন্য প্রথম বছরে ২% এবং রৈখিক ০.৪৫% ডিগ্রেডেশন, যা মডিউলের জীবনচক্রে প্রতি ওয়াট বিদ্যুৎ উৎপাদন লাভをもたらす।
শক্তিশালী কম-আলোর কর্মক্ষমতা। TOPCon কোষগুলি ছোট এবং বড় উভয় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রতি ভালো সাড়া দেয়, সকাল, সন্ধ্যা এবং মেঘলা আবহাওয়ার মতো কম-আলোর অবস্থায় চমৎকার বিদ্যুৎ উৎপাদন ক্ষমতা বজায় রাখে।
অর্থনৈতিক সুবিধা
PERC উৎপাদনের সাথে উচ্চ সামঞ্জস্য, প্রযুক্তি আপগ্রেডের অসুবিধা হ্রাস করে। TOPCon PERC প্রক্রিয়া প্রযুক্তি থেকে সম্প্রসারিত করা যেতে পারে, শুধুমাত্র চারটি অতিরিক্ত ধাপ প্রয়োজন: বোরন ইমিটার প্রস্তুত করা, টানেল অক্সাইড স্তর বৃদ্ধি করা, পলিসিলিকন জমা ও ডোপিং করা এবং ডিফিউশন-পরবর্তী পরিষ্কার করা। এটি আপগ্রেডের অসুবিধা হ্রাস করে এবং TOPCon প্রযুক্তি গ্রহণকে ত্বরান্বিত করে।
কম সরঞ্জাম বিনিয়োগ খরচ সহ মসৃণ লাইন রূপান্তর। একটি নতুন TOPCon লাইন নির্মাণের জন্য সরঞ্জাম বিনিয়োগ প্রায় 200-250 মিলিয়ন প্রয়োজন, যখন একটি নতুন HJT লাইনের জন্য 350-400 মিলিয়ন প্রয়োজন। যেহেতু TOPCon বিদ্যমান PERC লাইনের সাথে ভাল সরঞ্জাম সামঞ্জস্য প্রদান করে, শুধুমাত্র বোরন ডিফিউশন এবং পলিসিলিকন/অ্যামরফাস সিলিকন জমা সরঞ্জাম (LPCVD / PECVD / PVD) যোগ করতে হবে, যার সরঞ্জাম বিনিয়োগ প্রায় 50-70 মিলিয়ন। এটি নতুন সরঞ্জামে বড় আকারের বিনিয়োগ এবং বড় লাইন পুনর্নির্মাণ এড়ায়, যা এটিকে অত্যন্ত অর্থনৈতিক করে তোলে।
উল্লেখযোগ্য মূল্য প্রিমিয়াম সম্ভাবনা। PERC মডিউলের তুলনায়, TOPCon মডিউল প্রতি ওয়াটে বেশি বিদ্যুৎ উৎপাদন, বেশি উৎপাদন লাভ এবং কম সিস্টেম খরচ প্রদান করে, যা মূল্য প্রিমিয়ামের জন্য যথেষ্ট সুযোগ তৈরি করে।
TOPCon কোষ উৎপাদন প্রক্রিয়া
মনোক্রিস্টালাইন PERC প্রক্রিয়ার তুলনায়, TOPCon কোষ উৎপাদন প্রক্রিয়ায় 2 থেকে 3টি অতিরিক্ত ধাপ যোগ করা হয়: টানেল অক্সাইড স্তর জমা করা (অতি-পাতলা SiO2, 1-2nm), অন্তর্নিহিত পলিসিলিকন প্যাসিভেশন স্তর জমা করা (60-100nm), এবং ফসফরাস ইমপ্লান্টেশন.
প্রধান প্রক্রিয়া ধাপ এবং তাদের কার্যাবলী
1. পরিষ্কার এবং টেক্সচারিং
উদ্দেশ্য: ওয়েফার কাটার পরে, প্রান্তগুলি ক্ষতিগ্রস্ত হয়, স্ফটিক জালি কাঠামো ভেঙে যায় এবং পৃষ্ঠের পুনর্মিলন তীব্র হয়। পরিষ্কার এবং টেক্সচারিং মূলত পৃষ্ঠের ক্ষতি অপসারণ এবং পৃষ্ঠে একটি পিরামিড আলো-ফাঁদ কাঠামো গঠনের লক্ষ্য রাখে। আলো ওয়েফার পৃষ্ঠ জুড়ে একাধিকবার প্রতিফলিত হয়, প্রতিফলন হ্রাস করে।
2. বোরন ডিফিউশন
উদ্দেশ্য: প্রধান কাজ হল PN জংশন গঠন করা। যেহেতু সিলিকনে বোরনের কঠিন দ্রবণীয়তা কম, তাই ডিফিউশনের জন্য উচ্চ তাপমাত্রা এবং দীর্ঘ সময় প্রয়োজন। ডিফিউশন উৎসের পছন্দও উৎপাদনকে প্রভাবিত করে: ক্লোরাইড ক্ষয়কারী, অন্যদিকে ব্রোমাইড সান্দ্র, যা পরিষ্কার করা কষ্টকর এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ বাড়ায়।
বোরন ডিফিউশন সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রায়—1000℃ এর উপরে—সম্পন্ন হয় এবং ফসফরাস ডিফিউশনের জন্য প্রয়োজনীয় 102 মিনিটের চক্রের তুলনায়, বোরন ডিফিউশন চক্র 150 মিনিট সময় নেয়।
নীতি:
ফার্নেস টিউবের ভিতরে বিক্রিয়ার মাধ্যমে উৎপন্ন গ্যাসীয় HCl এবং H2O N2 দ্বারা বাহিত হয় এবং টিউব জুড়ে সমানভাবে বিতরণ করা হয়। H2O BBr3 এবং O2 এর সাথে বিক্রিয়া করে B2O3 গঠন করে, যা আরও বিক্রিয়া করে গ্যাসীয় HBO2 গঠন করে; উচ্চ তাপমাত্রায় HBO2 পুনরায় B2O3 তে পচে যায়, যার ফলে B2O3 সোলার সেল পৃষ্ঠ জুড়ে সমানভাবে বিতরণ হতে পারে। এছাড়াও, H2O ফার্নেস টিউবের ভিতরে জমা হওয়া B2O3 এর সাথে বিক্রিয়া করে, ডিফিউশন টিউবের দেয়ালে B2O3 জমা হওয়া রোধ করে, কোয়ার্টজ উপাদানের আয়ু বাড়ায় এবং কার্যকর বোরন উৎস বৃদ্ধি করে। HCl সেল পৃষ্ঠ এবং টিউবের ভিতরের ধাতব অমেধ্যের সাথে বিক্রিয়া করে গ্যাসীয় ধাতব ক্লোরাইড গঠন করতে পারে যা নিষ্কাশন গ্যাসের সাথে বেরিয়ে যায়, উচ্চ তাপমাত্রা প্রক্রিয়ার সময় ধাতব অমেধ্যকে সোলার সেলে ডিফিউজ হতে বাধা দেয়।
3. SE লেজার ডোপিং
উদ্দেশ্য: একটি সিলেক্টিভ ইমিটার গঠন করা। ধাতব গ্রিডলাইন এবং ওয়েফারের মধ্যে যোগাযোগ অঞ্চলে এবং তার কাছাকাছি উচ্চ-ঘনত্বের ডোপিং প্রয়োগ করা হয় যাতে সামনের ধাতব ইলেক্ট্রোড এবং ওয়েফারের মধ্যে যোগাযোগ প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায়, অন্যদিকে ইলেক্ট্রোড অঞ্চলের বাইরে নিম্ন-ঘনত্বের ডোপিং ডিফিউশন স্তরে পুনর্মিলন হ্রাস করে। ইমিটার অপ্টিমাইজ করলে সোলার সেলের আউটপুট কারেন্ট এবং ভোল্টেজ বৃদ্ধি পায়, যার ফলে ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতা উন্নত হয়।
TOPCon ফ্লোতে লেজার কোথায় অবস্থিত: PERC SE ফসফরাস ডোপিং ব্যবহার করে, যখন TOPCon SE বোরন ডোপিং ব্যবহার করে। যেহেতু বোরন এবং ফসফরাসের পৃথকীকরণ সহগ ভিন্ন, ফসফরাস সিলিকন ডাই অক্সাইড থেকে সিলিকনে আরও সহজে বিস্তার লাভ করে, অন্যদিকে বোরনকে ঠেলে দেওয়া কঠিন এবং আরও শক্তির প্রয়োজন হয়। তবুও অত্যধিক লেজার শক্তি সহজেই ওয়েফারের ক্ষতি করে, যা বোরন ডোপিংকে আরও চ্যালেঞ্জিং করে তোলে। ঐতিহ্যবাহী বোরন ডিফিউশনের তুলনায়, TOPCon কোষে SE প্রযুক্তি যোগ করলে তাত্ত্বিকভাবে দক্ষতা 0.5% বৃদ্ধি পেতে পারে, এবং প্রকৃত ব্যাপক উৎপাদনে 0.2-0.4% দক্ষতা লাভ অর্জন করা যায়।
4. এচিং
উদ্দেশ্য: এচিংয়ের প্রধান কাজ হল BSG এবং পিছনের জংশন অপসারণ করা। ডিফিউশন প্রক্রিয়া ওয়েফারের পৃষ্ঠ এবং এর প্রান্ত উভয় স্থানেই ডিফিউশন স্তর তৈরি করে; প্রান্তের ডিফিউশন স্তর সহজেই শর্ট সার্কিট সৃষ্টি করে, এবং পৃষ্ঠের ডিফিউশন স্তর পরবর্তী প্যাসিভেশনকে প্রভাবিত করে, তাই উভয়ই অপসারণ করতে হবে। বর্তমানে এচিং প্রধানত ভেজা পদ্ধতিতে করা হয়, চেইন-টাইপ সরঞ্জামে পিছনের এবং প্রান্তের ডিফিউশন স্তর অপসারণ করে তারপর সামনের দিক প্রক্রিয়াকরণ করা হয়।
5. টানেল অক্সাইড স্তর এবং পলিসিলিকন স্তর প্রস্তুত করা
উদ্দেশ্য: পিছনে 1-2nm টানেল অক্সাইড স্তর জমা করুন, তারপর 60-100nm পলিসিলিকন স্তর জমা করে প্যাসিভেশন কাঠামো তৈরি করুন। TOPCon প্যাসিভেশন স্তর প্রস্তুত করার জন্য বেশ কয়েকটি পদ্ধতি রয়েছে, প্রধানত LPCVD, PECVD এবং PVD রুট। LPCVD বর্তমানে মূলধারা, তবে র্যাপ-অ্যারাউন্ড ডিপোজিশন গুরুতর, অন্যদিকে PECVD সামগ্রিক কর্মক্ষমতায় শক্তিশালী সম্ভাবনা রাখে।
6. পিছনের অ্যান্টি-রিফ্লেকশন ফিল্ম প্রস্তুত করা
উদ্দেশ্য: কোষের পিছনে একটি অ্যান্টি-রিফ্লেকশন প্যাসিভেশন ফিল্ম প্রস্তুত করে আলো শোষণ বৃদ্ধি করা। একই সময়ে, SiNx ফিল্ম গঠনের সময় উৎপন্ন হাইড্রোজেন পরমাণু ওয়েফারকে প্যাসিভেট করে।
7. সামনের দিকে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড জমা
উদ্দেশ্য: ওয়েফারের সামনে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড ফিল্মের একটি স্তর জমা করুন, যা অন্যান্য ফিল্মের সাথে মিলে সামনের প্যাসিভেশন প্রভাব তৈরি করে।
8. সামনের অ্যান্টি-রিফ্লেকশন ফিল্ম প্রস্তুত করা
উদ্দেশ্য: সামনের অ্যান্টি-রিফ্লেকশন ফিল্ম মূলত পিছনের মতো একইভাবে কাজ করে। উপরন্তু, সামনে জমা করা অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড ফিল্ম খুব পাতলা এবং পরবর্তী কোষ ও মডিউল উৎপাদনের সময় সহজেই ক্ষতিগ্রস্ত হয়, তাই সামনের SiNx অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডকেও রক্ষা করে।
9. স্ক্রিন প্রিন্টিং - লেজার প্যাটার্ন ট্রান্সফার
বর্তমানে, বেশিরভাগ সেল প্রিন্টিং এখনও স্ক্রিন প্রিন্টিং ব্যবহার করে। ভবিষ্যতে, এন-টাইপ সেলের জন্য সিলভার পেস্ট খরচ কমানোর ক্ষেত্রে, প্যাটার্ন ট্রান্সফার প্রিন্টিং সুবিধা পেতে পারে। লেজার ট্রান্সফার একটি নতুন ধরনের নন-কন্টাক্ট প্রিন্টিং প্রযুক্তি: প্রয়োজনীয় পেস্ট একটি নির্দিষ্ট নমনীয় স্বচ্ছ উপাদানের উপর প্রলেপ দেওয়া হয়, এবং একটি উচ্চ-ক্ষমতার লেজার রশ্মি উচ্চ-গতির প্যাটার্নযুক্ত স্ক্যানিং করে পেস্টটি নমনীয় স্বচ্ছ উপাদান থেকে সেল পৃষ্ঠে স্থানান্তর করে, গ্রিডলাইন তৈরি করে এবং সামনের ও পিছনের ইলেকট্রোড প্রস্তুত করে।
10. সিন্টারিং
উচ্চ-তাপমাত্রার সিন্টারিংয়ের মাধ্যমে ভাল ওমিক যোগাযোগ তৈরি হয়।
11. স্বয়ংক্রিয় বাছাই
সেলগুলি তাদের বিভিন্ন রূপান্তর দক্ষতা অনুযায়ী বিনে বাছাই করা হয়।
TOPCon সেলের ভবিষ্যত উন্নয়ন প্রবণতা
2023 সালে, এন-টাইপ TOPCon সেলের গড় রূপান্তর দক্ষতা 25.0% এবং হেটারোজাংশন সেলের গড় রূপান্তর দক্ষতা 25.2% এ পৌঁছেছে, উভয়ই 2022 সালের তুলনায় উল্লেখযোগ্য উন্নতি দেখিয়েছে।
2023 সালে, নতুন চালু হওয়া ব্যাপক উৎপাদন লাইনগুলি প্রধানত এন-টাইপ সেল লাইন ছিল। এন-টাইপ সেল ক্ষমতা ধীরে ধীরে মুক্তি পাওয়ায়, PERC সেল বাজার শেয়ার 73.0% এ সংকুচিত হয়েছে। এন-টাইপ সেল মোট প্রায় 26.5% অংশ নিয়েছে, যার মধ্যে এন-টাইপ TOPCon সেল প্রায় 23.0%, হেটারোজাংশন সেল প্রায় 2.6%, এবং XBC সেল প্রায় 0.9%—সবই 2022 সালের তুলনায় যথেষ্ট বৃদ্ধি পেয়েছে।
2024 সাল থেকে, TOPCon দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা এন-টাইপ সেলের অংশ পি-টাইপ PERC কে সম্পূর্ণভাবে ছাড়িয়ে যাবে, শিল্প আশা করছে অংশটি 70% এ পৌঁছাবে এবং অতিক্রম করবে।
Ooitech-এর দৃষ্টিভঙ্গি
Ooitech বিশ্বাস করে: TOPCon, একটি এন-টাইপ টানেল অক্সাইড প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট সেল প্রযুক্তি যা বিদ্যমান PERC লাইনের উপর ভিত্তি করে তৈরি, উচ্চতর দক্ষতা, কম ডিগ্রেডেশন এবং শক্তিশালী পাওয়ার জেনারেশন লাভ প্রদান করে এবং এখন সৌর শিল্পের মূলধারায় পরিণত হচ্ছে।
