Photovoltaik-Prüfzentrum warnt vor Degradationsrisiko für Topcon-Technologie

von pv magazine USA

Jedes Jahr veröffentlicht das Renewable Energy Test Center (RETC) aus dem kalifornischen Fremont seinen „PV Module Index“, der die neuesten Trends in Bezug auf Qualität, Leistung, Zuverlässigkeit und aufkommende Technologien von Solarmodulen aufzeigt. Der jüngste Jahresbericht „PV Module Index 2022“ beginnt mit Bemerkungen über den Aufstieg der Topcon-Solarmodule, einer Technologie, die zunehmend von großen Modulherstellern eingeführt wird.

Topcon wurde erstmals 2013 am deutschen Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE vorgestellt und gewinnt nun an Marktdurchdringung und Akzeptanz.

Die Technologie besteht aus n-type-Solarzellen mit passivierenden Kontakten. Die Module verfügen über eine starke Oberflächenpassivierung und einen effektiven Ladungsträgertransport, die beide zu einer hohen Leerlaufspannung und einem hohen Wirkungsgrad beitragen. Die Umstellung auf Topcon erfolgt in dem Maße, in dem p-type passivierte Emitter- und Rückseitenkontakt (Perc)-Zellen an ihre theoretischen Wirkungsgradgrenzen stoßen.

RETC erklärte in seinem Bericht, dass diese Effizienzsteigerung Topcon zum „Modewort in der Solarbranche“ gemacht hat. Der Bericht des US-Centers stellt fest, dass Longi zwar in großem Stil auf p-type Topcon setzt, viele andere führende Modulhersteller wie Jinko Solar, Jollywood, JA Solar und Trina Solar jedoch erhebliche Investitionen in Module mit n-type Topcon-Zellen tätigen.

„Durch höhere Leerlaufspannungen lassen sich höhere Wirkungsgrade und Leistungswerte erzielen. An und für sich wird dies die Hersteller wahrscheinlich dazu bewegen, auf n-type Topcon-Zellen umzusteigen, sobald sie die Möglichkeit dazu haben“, sagte Kenneth Sauer, Principal Engineer, VDE Americas.

RETC zufolge sind hocheffiziente n-type-Zellen mit Heterojunction-Technologie (HJT) und Zellen mit interdigitalem Rückkontakt (IBC) aufgrund der komplexen Herstellung relativ teuer und bleiben ein Nischenteil des Marktes. Im Vergleich dazu ist die Produktion von n-type Topcon-Zellen dem Perc-Fertigungsprozess sehr ähnlich, was den Übergang von bestehenden Fertigungslinien erleichtert.

„Obwohl die heutigen n-type Topcon-Module pro Watt etwas teurer sind als p-type Mono-Perc-Module, führen die Effizienzgewinne zu niedrigeren Stromgestehungskosten (LCOE) bei groß angelegten Feldeinsätzen. Führende Experten gehen davon aus, dass n-type Topcon von einer beschleunigten Lernkurve profitieren wird“, so der Bericht.

Wie bei jeder aufstrebenden Technologie weist der Bericht jedoch darauf hin, dass die Umstellung auf Topcon ein gewisses Risiko mit sich bringen kann. Während sich n-type Topcon-Solarzellen als widerstandsfähig gegenüber lichtinduzierter Degradation und licht- und temperaturinduzierter Degradation erwiesen haben, gibt es Hinweise auf eine Anfälligkeit für ultraviolett-induzierte Degradation (UVID), die die Langlebigkeit der Module beeinträchtigen könnte.

Forscher des SLAC National Accelerator Laboratory und des National Renewable Energy Laboratory (NREL) haben den Leistungsverlust dieser Technologien auf der Vorder- und Rückseite dokumentiert. Die Daten deuten nicht auf einen einzigen Degradationsmechanismus hin, sondern lassen vermuten, dass verschiedene Zelldesigns über unterschiedliche Wege degradieren, heißt es in dem Bericht der US-Prüfer.

„Wir versuchen nicht, grundlos Alarm zu schlagen“, sagte Cherif Kedir, Geschäftsführer von RETC. „Wir wollen nur das Potenzial für UV-Abbau testen, um uns und die Industrie aufzuklären. Wenn es keine Probleme gibt, können wir alle mit unserem Leben weitermachen.“

Kedir empfiehlt den Modulherstellern die Durchführung beschleunigter UVID-Tests als Teil einer technischen Due-Diligence-Prüfung. Wenn die Passivierungsschichten der Zellen nicht richtig eingestellt sind, können sie unter dieser Belastung zusammenbrechen. Er empfiehlt, jedes neue Zelldesign von Fall zu Fall zu bewerten. „Wenn es ein Problem gibt, werden wir einen Bericht veröffentlichen, damit sich die Industrie mit dem Thema befassen kann“, sagte er.