Dünya Fotovoltaik (FV) güneş paneli üretiminde ~%98 pazar payına sahip olan kristal silisyum dilim (wafer) tabanlı teknoloji ile üretilen güneş hücrelerinin verimleri, silisyum yarı-iletkeninin verim limitlerine yaklaştıkça, üreticiler daha düşük maliyet ile daha yüksek verime ulaşabilmek amacıyla kullanılan dilim boyutları, kullanılan dilimlerin katkılanma türü ve hücre mimarisi olmak üzere birçok radikal değişikliğe gitmek zorunda kalmıştır.
Bu değişimlerden ilki; geçtiğimiz yıllarda standart olan M6 (166mm) dilim boyutunun hızla yerini M10 (182mm) boyutuna bırakmasıdır. Büyük entegre üreticiler için G12 ve G12R (210 ve 210 dikdörtgen) boyutlarının da kısa süre içerisinde standartlaşması beklenmektedir.
İkincisi ise benzer şekilde geçtiğimiz 5 yıl içerisinde pozitif yük taşıyıcılara sahip p-tipi bor katkılı dilimlerden tamamen p-tipi galyum katkılı dilimlere geçilmesidir; bor katkılı hücreler zaman içerisinde verim kaybına neden olan bor-oksijen tipi kristal hatalarına sahiptir. Günümüzde ise p-tipi katkılı dilimlerden fosfor katkılı n-tipi (negatif yük taşıyıcılı) dilimlerin kullanımına geçiş süreci yine büyük bir hızla gerçekleşmektedir.
Son olarak hücre mimarisinde ise pozitif ve negatif kutupların hücrenin ön ve arka yüzeyinde bulunduğu «iki taraflı kontak yapısına sahip hücrelerden» her iki polariteye sahip kontakların da arka yüzeyde bulunduğu «arkadan kontak (XBC)» teknolojisine geçişin orta vadede gerçekleşmesi beklenmektedir.
Günümüzde yaşadığımız bu değişikliklerin en önemlilerinden biri olan dilim katkılama türünün p-tipinden n-tipine geçişi, yarı-iletken kristaller içerisinde bulunan yük taşıyıcıların yük ömürlerinin (lifetime) artmasını sağlayarak birim alandan daha yüksek voltaj ve akım toplanmasını – hücrelerin daha verimli hale gelmesini sağlamıştır. P-tipinden n-tipine geçişte, standart teknoloji olan p-PERC mimarisi geride bırakılarak, n-tipi TOPCon mimarisine geçilmiştir. TOPCon yapıda, PERC hücrelerde arka yüzeyde lazer ile açılan kontak noktalarında oluşan yük ömründeki düşüş, birkaç nanometre kalınlığı geçmeyen oksit tabakalarda oluşan kuantum mekanik tünelleme yöntemi ile sıfıra indirilerek hücrenin açık devre voltajının artması sağlanmıştır. Zaten TOPCon (Tunnellin Oxide Passivating Contacts) ismi de “tünelleme oksiti ile pasivasyonu sağlanan kontaklar” şeklinde tercüme edilebilir.
TOPCon hücrelerin PERC hücreler ile kıyaslandığında daha yüksek verim değerlerine ulaşmaları, yüksek yük ömrüne sahip n-tipi dilimleri kullanmaları ve arka yüzeyde kullanılan kontak mimarisinin yük ömrünü artırması sonucunda ortaya çıkarken; ön yüzeylerinde p-n ekleminin (diyot yapısı) oluşturulmasında kullanılan bor katkılama işleminin parazitik ışık apsorbsiyonun yüksek miktarda olması, ön yüzey katkılamanın miktarının düşük tutulmasını gerektirmekte, bu da daha sık ön yüzey finger ve buna bağlı daha fazla busbar yerleşimi ihtiyacını ortaya çıkmaktadır. Bunun sonucunda da endüstriyel TOPCon hücrelerin çok büyük bir bölümünün (en yüksek verime sahip olanlar) 16 busbar yapısında olduğu bilinmektedir.
- Arka yüzeyden aldığı ışığı PERC teknolojisinden daha verimli biçimde enerjiye çevirebilmeleri ile saha tipi kurulumlarda enerji üretimi artırmaları.
- Yıllar içinde daha az verim kaybı yaşayarak santral veriminin devamlılığını sağlamaları.
- Yüksek yük ömürleri sayesinde daha düşük sıcaklık katsayılarına sahip oldukları için sıcaklık kaynaklı kayıplardan daha az etkilenmeleri.
- Düşük ışıma performanslarının daha iyi olması.
Nedenlerinden ötürü TOPCon teknolojisinin PERC teknolojisinin yerini kısa süre içinde alması kaçınılmazdır. Panel üretiminde busbar sayısının artırılması ve doğru enkapsülan kombinasyonlarının kullanılması ile standart bir modül hattında kolayca üretilebilir olmaları; hücre üretiminde ise standart üretim hattına eklenecek 3 ek aşama ile teknoloji değişiminin yapılabilmesi, TOPCon teknolojisinin yayılımını destekleyen avantajlarıdır. Tüm bunlar değerlendirildiğinde, daha yüksek verimli ve daha öngörülebilir, stabil bir enerji üretimi için PERC yerine TOPCon panellerin tercih edilmesi doğru seçim olacaktır. Tabii ki doğru enkapsülan tercihleri ile, çünkü TOPCon hücrelerin nem hassasiyetleri PERC hücrelere kıyasla daha fazladır ve nem geçirgenliği düşük Cam/Cam konfigürasyonlar veya düşük geçirgenlikli Backsheet seçimleri ile panel haline getirilmelidirler.