N-Type-TOPCon-Module: Was Projektkäufer prüfen sollten

Modulauswahl: Format und Zellarchitektur

Die Modulauswahl umfasst sowohl das Modulformat als auch die Zellarchitektur. Die Zellarchitektur ist einer von mehreren Faktoren, die Projektkäufer neben Standortbedingungen, Systemdesign, Anbieterdokumentation und Projektanforderungen bewerten können.

Die Abschnitte unten beschreiben in neutraler Form, worauf sich die Bezeichnung „N-Type TOPCon“ bezieht und welche Faktoren ein Käufer mit einem Anbieter verifizieren kann, bevor ein Modul in eine Stückliste aufgenommen wird. Dieser Artikel bewertet keine Produkte und macht keine Aussage zu Marktanteil, Verbreitung, Wachstum oder Technologietrends.

Worauf sich „N-Type TOPCon“ bezieht

TOPCon wird im Allgemeinen als „Tunnel Oxide Passivated Contact“ ausgeschrieben. Die Auflösung beschreibt eine Zellarchitektur, bei der der elektrische Kontakt zwischen dem Silizium und der Metallelektrode über eine passivierende Kontaktstruktur gebildet wird statt allein über einen direkt metallisierten Kontaktbereich.

Die Idee des passivierenden Kontakts

Bei einer herkömmlichen Zelle beinhaltet der Kontaktbereich einen Kompromiss: Das Metall muss elektrisch mit dem Silizium verbunden sein, während derselbe Bereich auch ein Ort ist, an dem Ladungsträger können verloren gehen. Ein passivierender Kontaktansatz trennt diese beiden Funktionen, indem eine sehr dünne Oxidschicht zwischen das Silizium und eine dotierte Schicht gelegt wird, sodass der Kontaktbereich anders behandelt wird als der übrige Bereich der Zellenoberfläche. Diese Struktur wurde für n-Typ-Silizium-Solarzellen entwickelt und dokumentiert, mit dem Ziel, hohe Grenzflächen-Passivierungsqualität mit ausgezeichnetem Ladungsträgertransport zu verbinden. [S1] Die breitere Familie der passivierenden Kontaktkonzepte für kristalline Silizium-Solarzellen ist Gegenstand nachfolgender Übersichtsliteratur. [S2]

Grundlagen des N-Typ-Substrats

Der Teil „N-Type“ der Bezeichnung bezieht sich auf das Substrat. Silizium-Wafer werden dotiert, damit sie Ladung auf eine bestimmte Weise tragen, und der Dotierungstyp entscheidet darüber, ob ein Wafer als n-Typ oder p-Typ bezeichnet wird; Zellen auf n-Typ-Substraten werden entsprechend benannt. Der Substrattyp ist eine dokumentierte Eigenschaft eines Zelldesigns und wirkt mit der übrigen Zellstruktur und dem Modulfertigungsprozess zusammen. Käufer sollten Substrat und Zelltechnologie in der eigenen Dokumentation des Anbieters bestätigen, statt sie aus einem Produktnamen abzuleiten. [S1] [S3]

Bestimmte Leistungskennzahlen – Effizienz, Temperaturkoeffizienten, Degradationsergebnisse oder Ertragsannahmen – liegen bewusst außerhalb des Rahmens dieses Artikels. Wo diese Zahlen für ein Projekt wichtig sind, sollten sie aus der technischen Dokumentation des Anbieters stammen, mit Angabe der geltenden Testbedingungen.

Was Projektkäufer bewerten sollten

Leistungsverhalten unter realen Bedingungen

Datenblattwerte werden unter definierten Laborprüfbedingungen angegeben, während Projektstandorte unterschiedliche Einstrahlung, Temperatur, Winkel und Verschmutzung aufweisen. Käufer sollten den Anbieter bitten, die Prüfbedingungen hinter den erhaltenen Zahlen zu nennen und darzulegen, wie sich das Modul außerhalb dieser Bedingungen voraussichtlich verhält, damit die Zahlen mit den richtigen Vorbehalten in die eigenen Modellannahmen des Projekts kann eingehen.

Zuverlässigkeit und Langzeitverhalten

Module werden voraussichtlich lange im Einsatz bleiben, daher geht es bei der Zuverlässigkeit darum, wie ein Anbieter das Langzeitverhalten beschreibt, welche Test- und Qualitätsprozesse hinter dem Produkt stehen und wie der Anbieter diese Prozesse dokumentiert. Käufer können das zugrunde liegende Material anfordern statt eines zusammenfassenden Satzes. Es lohnt sich außerdem zu fragen, wie ein Anbieter mit einer nach dem Versand entdeckten Abweichung umgeht: wer untersucht, welche Aufzeichnungen erstellt werden und wie betroffene Einheiten identifiziert und ersetzt werden.

Liefer- und kommerzielle Kontinuität

Die Modulwahl ist auch eine Lieferketten-Entscheidung. Lieferzeiten, Mindestbestellmengen, die Verfügbarkeit passender Komponenten, Dokumentation und Support im Zielmarkt sowie die Fähigkeit des Lieferanten, ein Projekt über den gesamten Lieferplan zu bedienen, beeinflussen das Risiko. Einkäufer sollten verlangen, dass diese Punkte schriftlich bestätigt werden, bevor ein Modul in eine Stückliste aufgenommen wird.

Systemabstimmung und Kompatibilität

Module arbeiten nicht allein. Wechselrichter, Montagestrukturen, String-Design, Kabelverlegung und Überwachungsgeräte wirken alle mit den elektrischen und physischen Eigenschaften des Moduls zusammen. Die Kompatibilität sollte mit den Wechselrichter- und Montagelieferanten bestätigt und nicht aus einer Datenblatt-Überschrift angenommen werden.

Wo die Modulwahl in der Projektplanung ansetzt

Die Modulwahl ist eine Entscheidung innerhalb eines größeren Prozesses. Die Reihenfolge, die sich bewährt, lautet: Standort und Energiebedarf definieren, die Systemarchitektur festlegen, definieren, was das Modul innerhalb dieser Architektur leisten muss, und erst dann Produkte vergleichen. Diese Reihenfolge senkt das Risiko, ein Modul wegen eines Datenblatt-Highlights zu wählen und danach den Rest des Systems daran anzupassen.

Für internationale Projekte ergänzen Sie Dokumentation und Support auf der Liste. Der Zielmarkt kann besondere Dokumentations-, Sprach-, Verpackungs- oder Logistikanforderungen verlangen, und diese lassen sich vor einer Bestellung leichter bestätigen als danach.

Fragen, die man einem Anbieter stellen sollte

• Welche Dokumentation ist zu Leistung, Prüfung und Langzeitverhalten verfügbar, und wer hat sie erstellt?
• Wie wird die Produktqualität während der Fertigung kontrolliert und welche Aufzeichnungen begleiten eine Lieferung?
• Welche Zelltechnologie und welches Substrat verwendet das Modul, und wie ist das im Datenblatt angegeben?
• Wie lang ist die Lieferzeit für die erforderliche Menge, und wie ist sie abgesichert?
• Mit welchen Wechselrichtern und Montagesystemen wurde dieses Modul eingesetzt, und welche Kompatibilitätsinformationen können geteilt werden?
• Wer stellt technischer Support im Zielmarkt bereit, in welcher Sprache und über welchen Kanal?
• Was geschieht, wenn ein Modul oder eine Charge von der Spezifikation abweicht?

Klare, konkrete Antworten auf diese Fragen sind aussagekräftiger als jede Schlagzahl.

Technische Quellen

• S1 — Feldmann, F.; Bivour, M.; Reichel, C.; Hermle, M.; Glunz, S. W. “Passivated rear contacts for high-efficiency n-type Si solar cells providing high interface passivation quality and excellent transport characteristics”,​ Solar Energy Materials and Solar Cells​, Bd. 120, S. 270–274, Elsevier, 2014. DOI: 10.1016/j.solmat.2013.09.017
• S2 — Allen, T. G.; Bullock, J.; Yang, X.; Javey, A.; De Wolf, S. “Passivating contacts for crystalline silicon solar cells”,​ Nature Energy​, Bd. 4, S. 914–928, Nature Portfolio, 2019. DOI: 10.1038/s41560-019-0463-6
• S3 — Philipps, S.; Warmuth, W.​ Photovoltaik-Bericht, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (institutionelle technische Studie, regelmäßig aktualisiert): https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html