TOPCon 태양전지란 무엇입니까?
광전지(PV) 모듈 제조업체는 태양광 패널 효율성을 높이기 위해 항상 새롭고 진보된 대안을 찾으려고 노력하고 있습니다. 효율성 향상은 혁신적인 셀 제조 기술을 통해 달성할 수 있으며, 현재 태양광 PV 시장에는 소수의 경쟁 업체가 있습니다.
최근 모듈 동향에 따르면 HJT와 TOPCon 태양전지를 중심으로 시장 성장이 이뤄질 것으로 예상된다.
ITRPV(International Technology Roadmap for Photovoltaic)의 2022년 보고서는 향후 10년간 예상되는 몇 가지 추세를 보여줍니다.
♦ 퍼크(Passivated Emitter Rear Contact) 태양전지 기술은 현재 약 75%의 시장 점유율로 시장 선두주자입니다. 그러나 향후 10년 이내에 p형 모노-Si PERC 셀의 점유율은 약 10%로 감소할 것으로 예상됩니다.
◆ N형 TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) 기술은 2022년 약 10%에서 2033년 60%까지 시장 점유율을 높여 주류 실리콘 웨이퍼 유형으로 자리잡을 전망이다. 2024년부터 가장 큰 폭의 증가가 일어날 것으로 예측된다.
◆ N형 HJT(이종접합 태양전지)는 약 9%(2023년)에서 향후 10년 내에 점유율이 25% 이상으로 늘어날 것으로 예상된다. HJT 셀 기술의 구현은 태양전지의 높은 생산 비용과 현재 기술과 호환되지 않는 생산 라인으로 인해 여전히 어려움을 겪고 있습니다. 이 문서에서는 이 프로세스를 다루지 않습니다.
P형 PERC와 N형 TopCon 비교
PERC 기술은 효율성과 대량 생산 간의 비용 효율적인 절충안입니다. 그러나 이 방법을 사용하여 태양광 패널 효율을 높이는 속도는 매우 느립니다. 오늘날의 주류 P형 모듈은 약 21.4%의 효율에 도달하며 향후 10년 내에 22.75%로 증가할 것입니다.
PV 모듈에 설치된 N형 TOPCon 태양전지는 PERC 전지와 동일하게 보입니다. P형 태양전지와 N형 태양전지는 모두 실리콘 웨이퍼로 만들어집니다. 이들 사이의 차이점은 전기 생산을 개선하기 위해 웨이퍼에 화학 물질을 도핑하는 방식에 있습니다.
간단히 말해서, P형 셀에는 붕소가 도핑되어 있고, N형 셀에는 인이 도핑되어 있습니다. 상대적으로 인은 산소에 노출될 때 붕소보다 덜 분해됩니다. 또한 인 도핑은 웨이퍼에 자유 전자를 추가하여 효율성을 높입니다.
따라서 N형 기반 모듈은 더 높은 효율성을 달성할 수 있습니다. 추정에 따르면 오늘날 22.5%에 가까운 효율성은 향후 10년 내에 최대 24%까지 증가할 것입니다.
N형 제조공정의 문제점은 여전히 가격이 비싸다는 점이다.
TOPCon 기술의 장점은?
1- 제조 공정
TOPCon 모듈은 P형 모듈과 거의 동일한 기계로 제조할 수 있습니다. 이는 TOPCon 셀을 사용하는 데 제조업체가 높은 자본 투자를 요구하지 않는다는 것을 의미합니다.
2- 더 높은 효율성
Fraunhofer ISE 연구소에 따르면 효율성은 25%를 넘을 수 있습니다. PERC 셀의 최대 이론 효율은 약 24%입니다.
3- 성능 저하 감소
TOPCon 모듈은 PERC 패널에 비해 PV 패널 사용 1년차 및 30년 동안 전력 저하 전력이 더 낮습니다.
4- 더 낮은 온도 계수
TOPCon 셀은 극한 기후 시나리오에 대한 저항력이 더 뛰어납니다.
5- 양면성 비율
PERC PV 모듈의 양면 계수는 TOPCon 패널의 최대 85%에 비해 평균 약 70%인 것으로 확인되었습니다. PERC 양면 모듈에 비해 후면에서 더 많은 에너지를 수집하므로 지상 장착형 유틸리티 프로젝트에 유리합니다. 미적으로도 PERC 태양광 패널보다 더 매력적일 수 있습니다.
6- 저조도 성능
TOPcon 모듈은 저조도 조건에서 더 높은 효율을 가지므로 낮 동안 발전 기간을 연장하고 시간이 지남에 따라 설치 성능을 향상시킵니다.
TOPCon 기술의 단점은?
PERC 셀에 비해 TOPCon 셀의 주요 문제 중 하나는 생산을 위해 더 많은 양의 은(Ag)이 필요하다는 것입니다.
TOPCon과 PERC는 모두 생산 중에 은 페이스트를 사용합니다. 하지만 TOPCon은 셀 양면에 은 페이스트를 사용합니다. 이는 비용이 결코 PERC보다 낮아지지 않음을 의미합니다.
새로운 제조 공정은 필요한 은의 양을 줄이는 동시에 유사하거나 더 높은 효율성을 제공하는 데 효과적일 수 있습니다. 그 대가로 비용이 낮아지면 이 기술이 합리적인 가격으로 시장에 출시될 수 있습니다.
다른 곳에서 언급된 다른 기술적 문제가 있습니다. 붕소 증착, 충족해야 하는 클린룸 조건에 대한 다양한 요구 사항, 현재 선택적 이미터를 TOPCon 전면 이미터에 적용할 수 없다는 점입니다. 이러한 문제는 이 문서의 범위를 벗어납니다.
