مقدمة

في عام 2023، واجه العديد من مصنعي الخلايا الشمسية نفس السؤال في غرفة الاجتماعات: إذا كان على الصناعة الانتقال من تقنية PERC من النوع P إلى تقنية النوع N، فهل يجب أن يذهب الاستثمار التالي إلى TOPCon أم HJT؟

على الورق، بدت HJT أنيقة. كانت تمتلك تخميلًا قويًا، معالجة بدرجة حرارة منخفضة، أداء ثنائي الوجه ممتاز، وسقف نظري واعد. لكن في المصانع الحقيقية، كان القرار غالبًا ما يُتخذ بناءً على رقم واحد: تكلفة التحويل.

بالنسبة لشركة تدير بالفعل خطوط PERC، يمكن أن تكلف الترقية إلى TOPCon حوالي 50-80 مليون يوان صيني لكل جيجاواط. بناء خط HJT جديد غالبًا ما يتطلب 200-350 مليون يوان صيني لكل جيجاواط، حتى مع انخفاض أسعار المعدات. كان هذا الفرق كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن تجاهله.

لذا لم تفز TOPCon ببساطة لأنها كانت التكنولوجيا الأكثر تقدمًا. لقد فازت لأن الطريق من PERC قاد بشكل طبيعي إلى TOPCon.

الفكرة الأساسية

لم تختر صناعة الطاقة الشمسية TOPCon في فراغ. لقد اختارت TOPCon تحت وطأة عشر سنوات من معدات PERC، مهندسي PERC، موردي PERC، بيانات جودة PERC، وعادات إنتاج PERC. هذه حالة نموذجية لـ اعتماد المسار.

المعايير الفنية

مقارنة السوق والتكنولوجيا

لماذا كانت فجوة التكلفة مهمة

المزايا التقنية

الاعتماد على المسار: القوة الخفية وراء انتصار TOPCon

الاعتماد على المسار يعني أن قرار اليوم يتشكل بشكل كبير من استثمار الأمس. بمجرد أن تبني الصناعة معدات، وتدرب أشخاصًا، وتكتب معايير، وتجمع بيانات الفشل، وتحسن سلاسل التوريد حول مسار واحد، يصبح الانتقال إلى آخر مكلفًا ومحفوفًا بالمخاطر.

تلقى TOPCon جميع طبقات الاعتماد على المسار الثلاث من PERC.

• تكلفة تحول أقل: تطلب TOPCon فقط عددًا قليلاً من وحدات العملية الجديدة الرئيسية فوق خطوط PERC الحالية، مثل انتشار البورون وخطوات التلامس الممرر LPCVD أو PECVD.

• حلقة التغذية الراجعة الإيجابية: شجعت خطوط TOPCon الإضافية مصنعي المعدات، وموردي المعجون، ومهندسي العمليات، وفرق الجودة على تحسين TOPCon بشكل أسرع.

• تأثير الاحتجاز: بمجرد أن أصبح TOPCon اللغة السائدة للإنتاج، بدأت المواهب والمعايير واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتطوير الموردين جميعًا بالتدفق في نفس الاتجاه.

أصبح TOPCon أقوى لأن المزيد من المصانع اختارته. اختارت المزيد من المصانع لأنه أصبح أقوى. كانت تلك الحلقة حاسمة.

لماذا خسر HJT السباق الصناعي، وليس سباق التكنولوجيا

لم يخسر HJT لأنه كان تقنية ضعيفة. من نواحٍ عديدة، إنه جذاب تقنيًا.

• الهيكل المتماثل يدعم الأداء الثنائي القوي.

• يوفر السيليكون غير المتبلور الجوهري تخميلًا ممتازًا.

• يمكن للمعالجة بدرجة حرارة منخفضة تقليل الإجهاد الحراري.

• يساعد معامل درجة الحرارة المنخفض في الأداء في المناخات الحارة.

• يتمتع HJT بتوافق قوي مع خلايا الترادف البيروفسكايت المستقبلية.

لكن HJT كان لديه مشكلة صناعية خطيرة: لم يرث قاعدة إنتاج PERC.

مصنع اختار تقنية HJT كان عليه أن يأخذ في الاعتبار استبدال أجزاء كبيرة من الأصول الحالية، وإعادة تدريب المهندسين، وبناء نظام موردين جديد، وقبول دورة جديدة لرفع الإنتاجية، وتحمل مخاطر استثمارية أكبر. في فترة كانت فيها هوامش تصنيع الطاقة الشمسية تحت الضغط، لم يكن هذا مجرد قرار تقني. بل كان قرارًا بالبقاء.

BC: الطريق الثالث، لكنه ليس اختصارًا سهلاً

غالبًا ما توصف تقنية BC بأنها فائز محتمل آخر، لكن مسارها يختلف عن كل من TOPCon و HJT.

لا يمكن لـ BC أن ترث بالكامل هيكل PERC التقليدي لأن بنية التلامس الخلفي تغير تصميم الخلية بشكل جذري. إنها تحتاج إلى النمذجة، والفتح بالليزر، والإخفاء، وتشكيل التلامس الخلفي بدقة. وهذا يجعلها أكثر تعقيدًا من TOPCon.

ومع ذلك، يمكن لـ BC أن ترتبط بتقنيات أساسية مختلفة:

• TBC: TOPCon مع تلامس خلفي، تشترك في بعض عمليات ومعدات TOPCon.

• HBC: HJT مع تلامس خلفي، تجمع بين تخميل HJT وهيكل التلامس الخلفي.

BC ليست مجرد مفترق طرق. إنها أشبه بطريق سريع جديد يمكنه حمل أنواع مختلفة من المركبات. لكن الطريق السريع نفسه لا يزال بحاجة إلى البناء، وهذا مكلف.

المشكلة الرئيسية هي الإنتاجية. كل خطوة إضافية في العملية يمكن أن تصبح قاتلة للإنتاجية. حتى تتمكن BC من جعل الإنتاجية والتكلفة والإنتاجية قريبة من مستويات TOPCon، ستبقى قوية في الأسواق المتميزة ولكن من الصعب أن تحل محل TOPCon على نطاق واسع.

تطبيقات المنتج

ماذا يعني هذا لمصنعي الطاقة الشمسية

بالنسبة للمصنعين الذين يخططون لإنشاء قدرة جديدة للخلايا أو الألواح، فإن النقاش حول TOPCon-HJT-BC لا يتعلق فقط بكفاءة الخلية. بل يتعلق باقتصاديات المصنع.

• المنتجون الحاليون القائمون على PERC تحركوا بشكل طبيعي نحو TOPCon لأن مسار الترقية كان أوضح.

• الوافدون الجدد الذين لديهم رأس مال كافٍ قد يفكرون في HJT أو BC، لكن يجب عليهم قبول مخاطر عملية أعلى.

• قد يستخدم صانعو الألواح المتميزة BC لاستهداف التوليد الموزع، وجماليات الأسطح، وقطاعات الكفاءة العالية.

• المستثمرون في التكنولوجيا على المدى الطويل يراقبون عن كثب مسارات الترادف HJT-perovskite و TOPCon-perovskite.

ماذا يعني هذا لمهندسي الإنتاج

بالنسبة للمهندسين في الخطوط الأمامية، من المرجح أن تظل السنوات الثلاث القادمة مهيمنة على TOPCon. المهارات العملية الأكثر قيمة ستظل مرتبطة بالتحكم الكامل في عملية TOPCon.

المجالات الهامة تشمل:

• التنظيف المسبق وتحضير السطح

• التحكم في انتشار البورون

• إزالة BSG

• تشكيل التلامس الممرر بواسطة LPCVD أو PECVD

• نوافذ عملية التلدين

• ترسيب طبقة Al₂O₃ و SiNₓ

• المعدنة ومطابقة المعجون

• تحليل الفشل وتحسين الإنتاجية

في الوقت نفسه، يجب على المهندسين عدم تجاهل تقدم الترادف البيروفسكايت. المؤشرات الرئيسية التي يجب مراقبتها ليست فقط كفاءة المختبر، ولكن أيضًا الاستقرار والأداء على المساحات الكبيرة وقابلية تكرار العملية.

نقطة التحول للترادف البيروفسكايت

الاعتماد على المسار قوي، لكنه ليس دائمًا. يمكن أن ينكسر عندما يصبح مكسب الأداء لمسار جديد كبيرًا بما يكفي لتبرير تكلفة التبديل.

لهذا السبب يهم الترادف البيروفسكايت. إذا وصلت تقنية الترادف إلى إنتاج صناعي مستقر، فقد يصبح النقاش القديم بين TOPCon أحادي الوصلة و HJT أحادي الوصلة أقل أهمية. قد تتحول الصناعة من تحسين السيليكون البلوري وحده إلى إعادة بناء سقف الكفاءة بالكامل.

يراهن مؤيدو HJT بشكل كبير على هذا. عملية HJT ذات درجة الحرارة المنخفضة والهيكل المتماثل تجعلها مناسبة بشكل طبيعي لتكامل الترادف البيروفسكايت. لكن شركات TOPCon تعمل أيضًا على تطوير حلول ترادفية، لذا فإن HJT ليس الفائز الوحيد المحتمل.

الاتصال والشراء

ثلاثة أحكام واضحة

أولاً، سيبقى TOPCon المسار الرئيسي في السنوات الثلاث القادمة. من 2026 إلى 2029، من المرجح أن يحتفظ TOPCon بأكثر من 70% من حصة السوق. ميزته ليست فقط الكفاءة. إنها توفر المعدات، والمهندسون المدربون، ونضج الموردين، وقواعد بيانات الجودة، وانخفاض مخاطر الترقية.

ثانيًا، يحتاج HJT إلى الترادف البيروفسكايت لتحقيق عودة حقيقية. إذا بقي HJT مجرد تقنية أحادية الوصلة، فسيكافح لعكس النطاق الصناعي لـ TOPCon. إذا وصل الترادف البيروفسكايت-HJT إلى إنتاج ضخم مستقر، فقد تتغير القصة.

ثالثًا، BC هو أقوى تهديد هيكلي لـ TOPCon إذا حل مشكلة الإنتاجية والتكلفة. يتمتع BC بمزايا واضحة في المظهر وتقليل الفقد البصري، خاصة للتطبيقات السكنية والموزعة عالية الجودة. لكن ما لم تصبح العملية مستقرة وبأسعار معقولة، ستبقى كمسار متميز بدلاً من بديل عالمي.

فكرة أخيرة

أفضل تقنية لا تفوز دائمًا أولاً. التقنية التي تناسب الطريق الحالي غالبًا ما تفوز بشكل أسرع.

تفوقت TOPCon على HJT ليس لأن HJT تفتقر إلى الإمكانات، ولكن لأن التراكم الصناعي لعقد PERC أشار مباشرة نحو TOPCon. المعدات، المهندسون، الموردون، نوافذ العملية، وعادات المصنع كلها دفعت في نفس الاتجاه.

تحتاج HJT الآن إلى عائد تقني كبير بما يكفي لسحب الصناعة بعيدًا عن مسارها التاريخي. تحاول BC بناء مسارها الخاص من خلال الاستثمار الثقيل ونضج العملية. قد يصبح الترادف البيروفسكايت نقطة التحول الحقيقية التالية.

رؤية Ooitech

كمراقب من جانب المعدات، ترى Ooitech أن صعود TOPCon هو تذكير بأن انتقالات تقنية الطاقة الشمسية تُقرر في أرض الإنتاج، وليس فقط في جداول الكفاءة. بالنسبة لمصنعي الوحدات، يجب أن يتوافق المسار الفائز مع استمرارية المعدات، سرعة رفع الإنتاجية، توفر المواد، ومنحنيات تعلم المشغلين. من المحتمل أن يأتي الاضطراب التالي فقط عندما تقدم التقنية الترادفية قفزة أداء كبيرة بما يكفي للتغلب على احتكار TOPCon الحالي.