لماذا تفوق TOPCon على HJT: الاعتماد على المسار يفسر سباق تكنولوجيا الخلايا الشمسية

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 تتمتع بتمييز قوي، ومعالجة بدرجة حرارة منخفضة، وأداء ثنائي الوجه ممتاز، وسقف نظري واعد. لكن في المصانع الحقيقية، كان القرار غالبًا يُتخذ بناءً على رقم واحد: تكلفة التحويل.

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

لذا لم تفز TOPCon ببساطة لأنها كانت التقنية 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، ومهندسي PERC، وموردي PERC، وبيانات جودة PERC، وعادات إنتاج PERC. هذه حالة نموذجية من الاعتماد على المسار.

المعايير الفنية

مقارنة السوق والتقنية

لماذا كانت فجوة التكلفة مهمة

المزايا التقنية

الاعتماد على المسار: القوة الخفية وراء انتصار TOPCon

الاعتماد على المسار يعني أن قرار اليوم يتأثر بشدة باستثمارات الأمس. بمجرد أن تبني صناعة ما معدات، وتدرب أشخاصًا، وتكتب معايير، وتجمع بيانات الفشل، وتحسن سلاسل التوريد حول مسار واحد، يصبح الانتقال إلى مسار آخر مكلفًا ومحفوفًا بالمخاطر.

حصلت TOPCon على جميع الطبقات الثلاث للاعتماد على المسار من PERC.

• انخفاض تكلفة التحول: تطلبت TOPCon فقط عدة وحدات عمليات رئيسية جديدة فوق خطوط PERC الحالية، مثل انتشار البورون وخطوات التلامس السلبي LPCVD أو PECVD.

• حلقة التغذية الراجعة الإيجابية: المزيد من خطوط TOPCon شجع مصنعي المعدات، وموردي المعاجين، ومهندسي العمليات، وفرق الجودة على تحسين TOPCon بشكل أسرع.

• تأثير القفل: بمجرد أن أصبحت TOPCon اللغة السائدة للإنتاج، بدأ تدفق المواهب والمعايير واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتطوير الموردين في نفس الاتجاه.

أصبحت TOPCon أقوى لأن المزيد من المصانع اختارتها. اختارها المزيد من المصانع لأنها أصبحت أقوى. كانت تلك الحلقة حاسمة.

لماذا خسرت HJT السباق الصناعي، وليس سباق التكنولوجيا

لم تخسر HJT لأنها كانت تقنية ضعيفة. في نواحٍ عديدة، إنها جذابة تقنيًا.

• البنية المتناظرة تدعم أداء ثنائي الوجه قويًا.

• السيليكون غير المتبلور الجوهري يوفر عزلًا ممتازًا.

• المعالجة بدرجة حرارة منخفضة يمكن أن تقلل الإجهاد الحراري.

• معامل درجة الحرارة المنخفض يساعد الأداء في المناخات الحارة.

• لدى HJT توافق قوي مع خلايا الترادف البيروفسكايت المستقبلية.

لكن HJT كانت لديها مشكلة صناعية خطيرة: لم ترث قاعدة إنتاج PERC.

كان على المصنع الذي يختار HJT أن يفكر في استبدال أجزاء كبيرة من الأصول الحالية، وإعادة تدريب المهندسين، وبناء نظام موردين جديد، وقبول دورة رفع إنتاجية جديدة، وتحمل مخاطر استثمارية أكبر. في فترة كانت فيها هوامش تصنيع الطاقة الشمسية تحت الضغط، لم يكن هذا مجرد قرار تكنولوجي. كان قرارًا بالبقاء.

BC: المسار الثالث، لكنه ليس اختصارًا سهلاً

غالبًا ما توصف تقنية BC بأنها فائز محتمل آخر، لكن مسارها مختلف عن كل من TOPCon وHJT.

لا يمكن لتقنية BC أن ترث بالكامل بنية PERC التقليدية لأن البنية الخلفية المتصلة تغير تصميم الخلية بشكل جذري. فهي تتطلب النمذجة، والفتح بالليزر، والترقيع، وتشكيل التلامس الخلفي بدقة. وهذا يجعلها أكثر تعقيدًا بكثير من TOPCon.

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

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

• HBC: HJT مع تلامس خلفي، يجمع بين تخميل HJT والبنية الخلفية المتصلة.

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 عملية إضافية يمكن أن تكون قاتلة للإنتاجية. حتى تتمكن BC من الوصول بمستويات الإنتاجية والتكلفة والإنتاجية إلى مستويات قريبة من 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 قدرات جديدة للخلايا أو الوحدات، فإن النقاش حول TOPCon-HJT-BC لا يتعلق فقط بكفاءة الخلية. بل يتعلق باقتصاديات المصنع.

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

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

• قد يستخدم مصنعو الوحدات المتميزة BC لاستهداف التوليد الموزع، وجماليات الأسطح، وقطاعات الكفاءة العالية.

• يراقب مستثمرو التكنولوجيا على المدى الطويل مسارات الترادف HJT-perovskite وTOPCon-perovskite عن كثب.

ماذا يعني هذا لمهندسي الإنتاج

بالنسبة للمهندسين في الخطوط الأمامية، من المرجح أن تبقى السنوات الثلاث القادمة مركزة على TOPCon. المهارات العملية الأكثر قيمة ستظل متعلقة بالتحكم الكامل في عمليات TOPCon.

تشمل المجالات المهمة:

• التنظيف المسبق وإعداد السطح

• التحكم في انتشار البورون

• إزالة BSG

• تشكيل التلامس المخمد عبر LPCVD أو PECVD

• نوافذ عملية التلدين

• ترسيب أغشية Al₂O₃ وSiNₓ

• المعدنة ومطابقة المعجون

• تحليل الفشل وتحسين الإنتاجية

في الوقت نفسه، يجب ألا يتجاهل المهندسون التقدم في تقنية البيروفسكايت الترادفية. المؤشرات الرئيسية التي يجب مراقبتها ليست فقط كفاءة المختبر، بل أيضًا الاستقرار، والأداء على المساحات الكبيرة، وقابلية تكرار العملية.

نقطة التحول في البيروفسكايت الترادفي

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

لهذا السبب فإن البيروفسكايت الترادفي مهم. إذا وصلت التقنية الترادفية إلى إنتاج صناعي مستقر، فقد يصبح النقاش القديم بين TOPCon أحادي الوصلة وHJT أحادي الوصلة أقل أهمية. قد يتحول 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 والبنية المتناظرة تجعلها مناسبة بشكل طبيعي لتكامل البيروفسكايت الترادفي. لكن شركات TOPCon تعمل أيضًا على حلول ترادفية، لذا فإن HJT ليس الفائز المحتمل الوحيد.

التواصل والشراء

ثلاثة أحكام واضحة

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

ثانيًا، تحتاج HJT إلى البيروفسكايت الترادفي لتحقيق عودة حقيقية. إذا بقيت HJT مجرد تقنية أحادية الوصلة، فستواجه صعوبة في عكس النطاق الصناعي لـ TOPCon. إذا وصل البيروفسكايت-HJT الترادفي إلى إنتاج ضخم مستقر، فقد تتغير القصة.

ثالثًا، BC هي أقوى تهديد هيكلي لـ TOPCon إذا حلت مشكلة الإنتاجية والتكلفة. تتمتع BC بمزايا واضحة في المظهر وتقليل فقدان الضوء، خاصة للتطبيقات الموزعة والعالية الجودة على الأسطح. لكن ما لم تصبح العملية مستقرة وبأسعار معقولة، ستبقى كمسار متميز بدلاً من بديل شامل.

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 من الزمن في PERC أشار مباشرة إلى TOPCon. المعدات، والمهندسون، والموردون، ونوافذ العملية، وعادات المصانع كلها دفعت في نفس الاتجاه.

تحتاج تقنية HJT الآن إلى عائد تكنولوجي كبير بما يكفي لسحب الصناعة بعيدًا عن مسارها التاريخي. تحاول تقنية BC بناء مسارها الخاص من خلال الاستثمار الضخم ونضج العمليات. قد يصبح البيروفسكايت الترادفي نقطة التحول الحقيقية القادمة.

رؤية Ooitech

باعتبارنا مراقبًا من جانب المعدات، ترى Ooitech أن صعود TOPCon هو تذكير بأن التحولات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية تُحسم في أرض الإنتاج، وليس فقط في جداول الكفاءة. بالنسبة لمصنعي الوحدات، يجب أن يتوافق المسار الفائز مع استمرارية المعدات، وسرعة رفع الإنتاجية، وتوافر المواد، ومنحنيات تعلم المشغلين. من المرجح أن يأتي الاضطراب القادم فقط عندما تقدم التقنية الترادفية قفزة في الأداء كبيرة بما يكفي للتغلب على قيد TOPCon الحالي.