مقارنة بين تقنية الخلايا الشمسية Topcon و PERC: الكفاءة والتكلفة واتجاهات السوق
في صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، مع الطلب المتزايد على الخلايا عالية الكفاءة، أصبحت تقنيتان رئيسيتان هما السائدتان: Topcon (Tunnel Oxide Passivated Contact) وPERC (Passivated Emitter and Rear Cell). تعتمد كلتا التقنيتين على تحسينات للخلايا الشمسية القائمة على السيليكون، لكنهما تختلفان بشكل كبير في الكفاءة والتكلفة وعمليات التصنيع والمزيد. مع استمرار ارتفاع الطلب العالمي على الطاقة المتجددة، يصبح اختيار تقنية الخلايا المناسبة أمرًا مهمًا بشكل متزايد. ستحلل هذه المقالة الأداء ومجالات التطبيق والحصة السوقية لـ خلايا PERC و Topcon، لمساعدة المتخصصين في الصناعة والمستهلكين على اتخاذ قرارات مستنيرة بناءً على احتياجاتهم المحددة.
خلايا PERC الشمسية: تكنولوجيا ناضجة ذات تطبيقات واسعة
تم تطوير تقنية PERC في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، مما أدى إلى تعزيز الخلية التقليدية القائمة على السيليكون من خلال إضافة طبقة تخميد على الظهر، مما يقلل من إعادة تركيب الإلكترونات على سطح الخلية. هذا يحسن بشكل كبير من كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلية. يمكن لخلايا PERC عادةً زيادة الكفاءة بنحو 0.5%–1%، مما يؤدي إلى توليد المزيد من الطاقة في نفس ظروف الإضاءة مقارنة بالخلايا الشمسية السيليكونية أحادية البلورة القياسية.
من حيث التكلفة، تعتبر تقنية PERC بسيطة وناضجة نسبيًا، مما يجعلها مناسبة للإنتاج على نطاق واسع. لا تتطلب عملية التصنيع تقنيات معقدة للغاية، مما يحافظ على تنافسية تكاليف الإنتاج. تعد ميزة التكلفة هذه أحد أسباب الاستخدام الواسع النطاق لخلايا PERC في أنظمة الأسطح السكنية والمباني التجارية الكبيرة وأنظمة الطاقة الشمسية الموزعة.
تظهر أبحاث السوق أن تقنية PERC لا تزال تتمتع بحصة مهيمنة في السوق العالمية. وبحلول عام 2025، من المتوقع أن تشكل خلايا PERC حوالي 60% إلى 70% من السوق. ويرجع انتشار استخدام PERC على نطاق واسع بشكل أساسي إلى مزايا التكلفة والأداء المستقر، وخاصة في البلدان النامية والأسواق من المستوى الأدنى إلى المتوسط حيث تظل PERC مهيمنة.
على الرغم من أن خلايا PERC تتمتع بحصة سوقية كبيرة، إلا أن تحسينات أدائها تقترب من نقطة الاختناق. ومع تقدم تكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية العالمية، فإن كفاءة خلايا PERC لديها مجال محدود للتحسين. بالنسبة للسوق الراقية، التي تتطلب كفاءة أعلى وعمرًا أطول، يتم استبدال خلايا PERC تدريجيًا بتقنيات أكثر تقدمًا.
خلايا الطاقة الشمسية من Topcon: الخيار المستقبلي الفعال والمستقر
تمثل تقنية خلايا Topcon تقدمًا كبيرًا في مجال الطاقة الشمسية الكهروضوئية في السنوات الأخيرة. استنادًا إلى تقنية التلامس السلبي لأكسيد النفق، تستخدم خلايا Topcon طبقات التخميد على كل من الجزء الأمامي والخلفي للخلية لتقليل إعادة تركيب الإلكترون بشكل كبير، وبالتالي تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي. يمكن أن تتجاوز كفاءة خلايا Topcon 24%، مع تجاوز بعض البيانات المختبرية 26%. بالمقارنة مع خلايا شمسية PERCتوفر تقنية Topcon مزايا كبيرة في الكفاءة، حيث تقترب من حدود الكفاءة النظرية.
من السمات الرئيسية الأخرى لخلايا Topcon هي استقرارها على المدى الطويل. لا يعمل تصميم طبقة التخميد على تعزيز الكفاءة فحسب، بل يقلل أيضًا من التدهور الناجم عن الضوء والتدهور الحراري، مما يعزز متانة الخلايا على المدى الطويل. ومع تزايد الطلب على الخلايا الشمسية عالية الكفاءة والمتينة، أصبحت تقنية Topcon تدريجيًا الخيار المفضل في السوق الراقية، وخاصة لمحطات الطاقة الشمسية والمشاريع التجارية الكبيرة والبيئات المناخية القاسية.
على الرغم من المزايا الكبيرة للأداء التي تتمتع بها خلايا Topcon، فإن تكلفة إنتاجها أعلى. ونظرًا لعملية التصنيع المعقدة، والتي تتضمن معالجة طبقة التخميد عالية الجودة والتحكم الدقيق في العملية، فإن تكاليف الإنتاج والمتطلبات الفنية أعلى. ونتيجة لذلك، فإن خلايا Topcon أكثر تكلفة من خلايا PERC، مما يحد من استخدامها على نطاق واسع في الأسواق الحساسة للتكلفة.
من حيث حصة السوق، لا تزال تقنية Topcon في مرحلة التطوير السريع ولها حصة سوقية عالمية منخفضة نسبيًا. تشير توقعات الصناعة إلى أن خلايا Topcon ستصبح واحدة من تقنيات الخلايا الشمسية السائدة في السنوات الخمس إلى العشر القادمة. بحلول عام 2025، من المتوقع أن تصل حصة خلايا Topcon في السوق إلى 10%-15%، مما يلعب دورًا متزايد الأهمية في سوق الطاقة الشمسية عالية الكفاءة.
مقارنة الأداء: الاختلافات في الكفاءة والاستقرار بين PERC وTopcon
من حيث الأداء، تتراوح كفاءة التحويل الضوئي لخلايا PERC عادةً من 20% إلى 22%، بينما يمكن لخلايا Topcon أن تتجاوز 24%، مع وصول بعض المنتجات المعملية إلى أكثر من 26%. تعني فجوة الكفاءة بين الاثنين أن خلايا Topcon يمكنها توليد المزيد من الطاقة من نفس مساحة اللوحة، وهو أمر مهم بشكل خاص للتطبيقات التجارية والصناعية التي تتطلب إنتاجًا عالي الكفاءة.
بالإضافة إلى الكفاءة، يعد الاستقرار طويل الأمد عاملاً حاسماً آخر عند مقارنة هاتين التقنيتين. تتمتع خلايا PERC بمعدل تدهور أعلى نسبيًا بمرور الوقت، وخاصة في درجات الحرارة المرتفعة أو البيئات القاسية، حيث قد ينخفض أداؤها. في المقابل، تعمل خلايا Topcon، بتصميمها التخميدي ثنائي الجانب، على تقليل إعادة تركيب الإلكترونات بشكل فعال، مما يعزز استقرار الخلايا وأدائها على المدى الطويل. وهذا يمنح خلايا Topcon ميزة كبيرة في محطات الطاقة الشمسية الكبيرة والمشاريع التي تتطلب متانة عالية.
اتجاهات التكلفة والسوق: الانتقال من PERC إلى Topcon
تستمر خلايا PERC، بتكاليف تصنيعها المنخفضة وعمليات إنتاجها الناضجة، في الهيمنة على السوق، وخاصة في سكنية وتجارية بالنسبة للمشاريع ذات الميزانيات المحدودة ومتطلبات الكفاءة المعتدلة نسبيًا، تعد خلايا PERC حلاً فعالاً للغاية من حيث التكلفة.
ومع ذلك، مع التقدم التكنولوجي والتغيرات في الطلب في السوق، فإن كفاءة خلايا Topcon العالية واستقرارها الممتاز على المدى الطويل يجعلها جذابة بشكل متزايد في السوق الراقية. ومن المتوقع أنه مع النضج المستمر لتقنيات الإنتاج وخفض التكاليف التدريجي، ستحل خلايا Topcon تدريجياً محل خلايا PERC في السنوات القليلة القادمة وتصبح الخيار السائد. ستصبح محطات الطاقة الشمسية الكبيرة والمتنزهات الصناعية والتطبيقات الأخرى التي تتطلب كفاءة عالية الأسواق الرئيسية لخلايا Topcon.
سيناريوهات التطبيق: كيفية اختيار تقنية الخلايا المناسبة
بالنسبة لمعظم أنظمة الطاقة الشمسية السكنية والتجاريةتظل خلايا PERC الخيار الأمثل. حيث تمنحها تكلفتها المنخفضة وموثوقيتها ميزة واضحة في السوق المتوسطة إلى المنخفضة. وفي الأسواق الحساسة للتكلفة، ستستمر تقنية PERC في الهيمنة.
بالنسبة للأسواق الراقية التي تتطلب كفاءة أعلى واستقرارًا ومتانة طويلة الأمد، فإن خلايا Topcon هي الخيار الأكثر مثالية. وخاصة في المناخات القاسية أو المناطق النائية أو محطات الطاقة الشمسية ذات المتطلبات العالية للكفاءة، توفر خلايا Topcon موثوقية وأداءً أعلى، مما يطيل عمر المعدات بشكل فعال ويحسن كفاءة توليد الطاقة بشكل عام.