Eine vielversprechende Technologie nennen Experten in Asien oft TOPCon. Um Missverständnisse zu vermeiden: In Europa ist die Abkürzung, die für „Tunnel Oxide Passivated Contact“ steht, eher mit der Entwicklung des Fraunhofer ISE verbunden - eine besondere Variante des Trends.
Für das Konzept wird, um Rekombinationsverluste von den Metallkontakten und der Siliziumoberfläche von Zellen zu reduzieren, zusätzlich zu stark dotiertem polykristallinen Silizium zwischen Metallkontakten und Wafer eine dünne Oxidschicht eingebracht.
Die Ladungsträger, dh Elektronen und Whole, können aufgrund quantenphysikalischer Phänomene durchtunneln. Dadurch wird der Kontakt hergestellt, während der Wafer besser passiviert wird und Rekombinationsverluste im Vergleich zur Standardtechnologie deutlich reduziert werden.
Die Effizienz einer Zelle bezieht sich immer auf das Gleichgewicht zwischen dem Herstellen eines guten Kontakts mit niedrigem Kontaktwiderstand und dem Vermeiden von Rekombinationsverlusten, die in allen metallkontaktierten Bereichen auftreten.
Bei Standardkontakten, die aus reiner Metallisierung auf dem Wafer bestehen, sind die Verluste hoch. Selektive Emitter-Technologien reduzieren diese Verluste bereits für Frontkontakte, indem sie die Dotierung selektiv unter dem Metall erhöhen.
TOPCon ist der nächste Schritt: Als zusätzliches Geschenk passiviert die Oxidschicht gleichzeitig die gesamte Oberfläche der Siliziumwafer, wenn sie vollständig beschichtet ist.
"Die Hauptausrüstung zur Bildung von TOPCon-Strukturen ist bereits vorhanden", sagte Guangyao Jin, Chefwissenschaftler für Solamet-Metallisierungen bei DuPont Photovoltaic Solutions in Shanghai. In der Tat könnten chemische Dampfabscheidung bei niedrigem Druck (LPCVD), plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung (PECVD) oder sogar chemische Dampfabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD) verwendet werden.
Der Anspruch auf Zelleffizienz, den TOPCon verspricht, hängt insbesondere von der Metallisierungspaste ab, die bestimmt, ob die Technologie in eine kostengünstige Massenproduktion überführt werden kann, sagte Jin. "Heute ist die Metallisierung der Engpass", sagte er.
Jin und sein Team arbeiten mit Zellherstellern zusammen, um die Technologie zum Erfolg zu führen und die erforderlichen Metallisierungslösungen bereitzustellen.
Die Anforderungen an die Metallisierung unterscheiden sich stark von denen für Standardkontakte. Während bei Standardkontakten im Brennprozess das Metall die Passivierungsschicht durchdringen und den Siliziumwafer berühren muss, muss es bei TOPCon oberhalb der Oxidschicht bleiben.
Für n-Typ-Zellen funktioniert dies bereits gut. Jin schätzt, dass nächstes Jahr mehr als 1,5 GW n-Produktionskapazität in China zu TOPCon ausgebaut werden sollen.
Für n-Typ-Zellen mit TOPCon-Technologie seien bereits Wirkungsgrade von über 23% erreicht worden, obwohl der durchschnittliche Wirkungsgrad noch etwas niedriger sei. "Jetzt gilt es, die durchschnittliche Effizienz bei kompatiblen Erträgen im Vergleich zu PERC Mono zu erhöhen", fuhr er fort.
Für die p-PERC Mono-Technologie, die derzeit einen Marktanteil von rund 30% besitzt, ist noch umstritten, ob und wann TOPCon in größerem Umfang eingeführt wird.
Hier scheint es schwieriger zu sein, konkrete Zahlen für den Effizienzanspruch in der Massenproduktion anzugeben. "Die Berechtigung bei der Einführung von TOPCon für den p-Typ sollte etwas niedriger sein als beim n-Typ", sagte Jin. Bei den Ausschreibungen des chinesischen Top Runner-Programms hat sich jedoch ein Gewinner mit der TOPCon-Technologie vom p-Typ beworben. Die Installation wird voraussichtlich im Jahr 2019 realisiert.
Am Ende bestimmen die Kosten, die mit Effizienzsteigerungen verbunden sind, ob die Technologie eingesetzt wird oder nicht. Laut dem jüngsten Bericht von Bloomberg haben Mono-PERC beispielsweise niedrigere Produktionskosten pro Watt als Standard-Multi. Daher ist es kein Wunder, dass die Nachfrage nach einer Modernisierung der Produktionslinien derzeit hoch ist.
Selektive Emitter-Technologie kommt auch. Jin schätzt, dass bis Ende nächsten Jahres bereits rund 20 GW der PERC-Mono-Zellproduktionskapazität aufgerüstet sein werden.
Ob TOPCon kommt oder nicht, "es gab für Zellentwickler noch nie so viele Optionen", sagte Jin. Zum Beispiel kann ein Heteroübergang mit TOPCon konkurrieren, obwohl er den Nachteil hat, dass er die hohen Temperaturen, die in bestehenden herkömmlichen Metallisierungslösungen verwendet werden, nicht verträgt.
Technologie für die neue Passivierungsmethode wurde ebenfalls von Centrotherm in Zusammenarbeit mit dem deutschen Forschungsinstitut ISFH entwickelt. Sie verwenden den Begriff POLO (Poly-Si-on-Oxide).
Der deutsche Gerätehersteller sagte auf der Energy Taiwan 2018, dass er wieder mit einer Technologie für das PERC-Upgrade ausgestattet ist - ein Unternehmen, das lange von Meyer Burger aus der Schweiz dominiert wurde.
