TOPCon und HJT: Zwei Wege der N-Typ-Solarzellentechnologie

TOPCon und HJT gelten heute als die wichtigsten N-Typ-Solarzellentechnologien. Dieser Beitrag zeigt ihre technischen Unterschiede und in welchen Projektsituationen welche Technologie ihre Stärken ausspielen kann. Weitere technische Details und Hintergrunddaten finden Sie im Originalartikel „N-Typ Solarzellen Technologie: der Unterschied zwischen TOPCon und HJT“.

1. N-Typ-Zellen werden zum neuen Industriestandard

PERC hat den Photovoltaikmarkt im vergangenen Jahrzehnt geprägt, doch die Effizienzsteigerung dieser Technologie nähert sich zunehmend ihren Grenzen. Mit dem Ausbau neuer Produktionskapazitäten verlagert sich der Fokus vieler Hersteller auf N-Typ-Solarzellen.

Zu den wichtigsten Vorteilen von N-Typ-Zellen gehören:

• Höherer Wirkungsgrad: Serienmodule erreichen in der Regel 22 %–23 %, einzelne Produkte liegen bereits darüber
• Geringere Degradation: Das bei P-Typ-Zellen häufig auftretende LID-Phänomen wird weitgehend vermieden
• Bessere Temperaturperformance: Der Temperaturkoeffizient liegt meist bei etwa −0,30 %/°C

Mit dem weiteren Ausbau der globalen N-Typ-Kapazitäten stehen derzeit vor allem drei Technologierouten im Fokus der Branche: TOPCon, HJT und IBC.

2. TOPCon dominiert derzeit die Massenproduktion

TOPCon ist derzeit die am weitesten verbreitete N-Typ-Zelltechnologie. Der Hauptgrund liegt in ihrer guten Skalierbarkeit in der industriellen Produktion.

Die Technologie nutzt eine ultradünne Oxidschicht und eine dotierte Polysilizium-Kontaktstruktur auf der Rückseite des Wafers, wodurch Rekombinationsverluste reduziert und die Zellspannung erhöht werden. Serienmodule erreichen heute typischerweise 21 %–23 % Wirkungsgrad, bei einigen Herstellern bereits über 23 %. Laborwerte liegen bei etwa 25 %–26 %.

Ein wesentlicher Vorteil liegt in der Produktion: TOPCon kann auf bestehenden PERC-Produktionslinien aufgebaut werden. Branchenangaben zufolge liegen die Investitionen für eine Umrüstung bei etwa 7–14 Millionen Euro pro GW Produktionskapazität. Mit weltweit inzwischen über 300 GW installierter Kapazität gilt TOPCon derzeit als die am weitesten industrialisierte N-Typ-Technologie.

3. HJT gilt als Effizienzroute

HJT wird häufig als Technologie mit besonders hohem Effizienzpotenzial betrachtet.

Die Zellen kombinieren einen kristallinen Silizium-Wafer mit dünnen amorphen Siliziumschichten und bilden eine Heterojunction-Struktur, die Rekombinationsverluste reduziert. Der Produktionsprozess umfasst im Wesentlichen Texturierung, Abscheidung amorpher Siliziumschichten, TCO-Beschichtung und Metallisierung und ist damit kürzer als bei PERC- oder TOPCon-Zellen.

Der Temperaturkoeffizient liegt bei etwa −0,243 %/°C, wodurch die Leistung bei hohen Modultemperaturen stabiler bleibt. HJT-Module erreichen zudem meist eine höhere Bifazialität. In Laborversuchen wurde bereits ein Wirkungsgrad von 26,8 % erreicht. Die Degradation liegt typischerweise bei etwa 1 % im ersten Jahr und rund 0,35 % pro Jahr danach.

Aufgrund höherer Investitionen in neue Produktionslinien befindet sich HJT weiterhin im Ausbau der industriellen Kapazitäten.

4. Die Technologieauswahl hängt vom Projekt ab

In der Praxis entscheidet selten allein der Wirkungsgrad über die Wahl der Modultechnologie. Häufig spielen Projektbedingungen und Systemanforderungen eine größere Rolle.

Typische Auswahlkriterien sind:

• Große Freiflächenanlagen
  Hohe Modulvolumen und stabile Lieferketten sind entscheidend – hier kommen häufig TOPCon-Module zum Einsatz.
• Gewerbliche und industrielle Dachanlagen
  Effizienz und Systemkompatibilität stehen im Vordergrund. Beide Technologien können eingesetzt werden.
• Standorte mit hohen Modultemperaturen oder starker Einstrahlung
  Durch den niedrigeren Temperaturkoeffizienten können HJT-Module hier Vorteile bieten.

In den kommenden Jahren dürfte TOPCon weiterhin die großskalige Produktion dominieren, während HJT und IBC vor allem im Bereich der Wirkungsgradsteigerung eine wichtige Rolle spielen könnten.