تكنولوجيا TOPCon خطوة واعدة نحو المستقبل

مقدمة

مع تسارع السباق العالمي نحو اعتماد تقنيات طاقة نظيفة وأكثر كفاءة، تبرز تكنولوجيا TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact)  كأحد الابتكارات الرائدة في صناعة الألواح الشمسية. صُممت هذه التكنولوجيا للتغلب على القيود التقنية لـ PERC، خاصة فيما يتعلق بالكفاءة وإنتاج الطاقة. ورغم الإمكانيات الكبيرة التي تقدمها، إلا أن نتائج الاختبارات الأخيرة كشفت عن تحديات تقنية تتعلق بالمتانة طويلة الأمد واستقرار الأداء.

إنجازات تكنولوجيا  TOPCon

تُظهر التقارير الحديثة، بما في ذلك دراسات أجرتها JinkoSolar  وTrina Solar، أن ألواح TOPCon تتفوق على نظيراتها من نوع PERC في إنتاج الطاقة الشهري. أكدت وكالة TÜV Nord  الألمانية صحة هذه النتائج، مما يدعم إمكانيات TOPCon لتصبح معيارًا جديدًا في الصناعة. تأتي هذه الإنجازات في وقت يتزايد فيه الطلب العالمي على حلول طاقة أكثر كفاءة وموثوقية.

تحديات وثغرات كشفتها اختبارات Kiwa PVEL

على الرغم من الأداء المشجع من حيث إنتاج الطاقة، كشفت Kiwa PVEL  عن نقاط ضعف في تكنولوجيا TOPCon  من خلال سلسلة من الاختبارات التي تتجاوز المعايير الدولية القياسية:

1. اختبار التغير الحراري (Thermal Cycling) : في هذا الاختبار، يتم تعريض الألواح لـ 600 دورة حرارية، مقارنة بـ 200 دورة فقط في اختبار IEC القياسي. أظهرت النتائج أن معدل التدهور في ألواح TOPCon  بلغ 7%  مقارنة بـ 0.6%  في ألواح PERC ، كما سجلت خمس حالات فشل في BOMs الخاصة بـ TOPCon، مقارنة بحالة واحدة فقط في BOMs الخاصة بـ PERC
   • يشير الاختصار BOM إلى Bills of Materials، والذي يعني “قوائم المواد”. يُستخدم هذا المصطلح للإشارة إلى المكونات والمواد المستخدمة في تصنيع ألواح الطاقة الشمسية، مثل الخلايا الشمسية، والزجاج، والإطارات، ومواد التغليف. التغيرات في BOM بين الشركات أو حتى ضمن نفس الشركة يمكن أن تؤثر بشكل كبير على موثوقية الأداء وطول العمر الافتراضي للألواح الشمسية.

2. اختبار الحرارة الرطبة (Damp Heat) : تعرّضت الألواح لـ 2,000 ساعة من الحرارة الرطبة، مقارنة بـ 1,000  ساعة في معايير أظهرت النتائج أن 31%  من BOMs الخاصة بـ TOPCon  فشلت في الاختبار، مما يشير إلى حساسية أكبر لهذه التكنولوجيا تجاه الظروف البيئية القاسية.
3. اختبارات الأشعة فوق البنفسجية (UV) : أظهرت الاختبارات تأثيرًا كبيرًا على أداء ألواح TOPCon عند تعرضها لإشعاع UV بمعدل 120  كيلووات/متر مربع، حيث تراوح التدهور الميكانيكي بين 6%  إلى 16.6% هذه النسبة تشير إلى ضعف مقاومة TOPCon مقارنةً بالتقنيات الأخرى مثل HJT وPERC

التحديات التقنية المرتبطة بـ TOPCon

أظهرت الأبحاث التي أجرتها جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية أن ألواح TOPCon  أكثر عرضة للتآكل بسبب اتصال المعادن بالأكسيد (Contact Corrosion) . إضافة إلى ذلك، فإن التغييرات في مكونات المواد الأساسية (BOMs) يمكن أن تؤثر بشكل كبير على موثوقية الأداء. وفقًا لـ Asier Ukar، المدير العام لـ Kiwa PI Berlin، فإن اختبارات الاعتماد التقليدية التي تعتمدها الصناعة غالبًا ما تكون غير كافية للكشف عن هذه المشاكل المحتملة.

أهمية تحسين معايير الاختبار

توصي Kiwa PVEL  بضرورة اعتماد معايير اختبار أكثر صرامة لتقييم تكنولوجيا TOPCon  ، على سبيل المثال:

• يجب زيادة مدة اختبارات الحرارة الرطبة واختبارات UV لضمان قدرة الألواح على تحمل الظروف البيئية القاسية.
• إدخال اختبارات جديدة تشمل التعرض الطويل الأمد للرطوبة والإشعاع لتحديد مدى استقرار الأداء على مدار العمر الافتراضي للألواح.

الفرص المستقبلية لتكنولوجيا  TOPCon

رغم التحديات، تشير التوقعات إلى أن تكنولوجيا TOPCon  ستصبح الخيار المهيمن خلال السنوات الخمس القادمة. هذه التقنية توفر كفاءة أعلى مقارنة بـ PERC، مما يجعلها جذابة للمستثمرين ومطوري مشاريع الطاقة الشمسية. يُعتقد أن تحسين عمليات التصنيع وتطوير مكونات أكثر متانة سيسهم في التغلب على التحديات الحالية.

التوازن بين الكفاءة والمخاطر

تُظهر تجربة TOPCon أن الابتكار في صناعة الطاقة الشمسية لا يخلو من المخاطر. لتحقيق أقصى استفادة من هذه التكنولوجيا، يجب على المصنعين:

1. تحسين عمليات التصنيع.
2. تطوير مكونات BOMs أكثر مقاومة.
3. الاستثمار في اختبارات طويلة الأمد لتقييم الأداء.

خاتمة

تعد تكنولوجيا TOPCon  خطوة هامة نحو تحقيق مستقبل أكثر كفاءة واستدامة في صناعة الطاقة الشمسية. ومع ذلك، فإن النجاح على المدى الطويل يعتمد على إدارة التحديات التقنية وتحسين متانة الأداء. الصناعة تمتلك الأدوات والمعرفة اللازمة لتطوير حلول أكثر موثوقية، مما يمهد الطريق لاعتماد هذه التكنولوجيا بشكل أوسع.