Au même titre que les cellules HJT et IBC, la technologie TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) appartient à la catégorie des cellules dites de type N qui utilisent des plaquettes de silicium dopées au phosphore. Et cela contrairement aux cellules de type P, encore majoritaires sur le marché en 2023, qui sont dopées au gallium.
Cette différence dans le processus de fabrication donne un net avantage aux cellules de type N en termes de rendement potentiel, comme présenté dans le graphique ci-dessous.
Lors de la conversion des cellules en modules, la baisse du rendement est inévitable. Elle est principalement due à l'absorption et à la réflexion de la lumière par les couches supérieures (verre et encapsulant), ainsi qu’à la présence de surfaces inactives entre les cellules et aux bords du module. Cependant le rendement des modules TOPCon reste supérieur aux modules PERC.
Ce rendement supérieur ajouté aux propriétés décrites dans le tableau ci-dessous, font des panneaux photovoltaïques TOPCon une solution particulièrement intéressante par rapport à la technologie PERC appartenant à la branche des types P, qui fut la plus répandue entre 2018 et 2023.
Comparaison des technologies PERC et TOPCon
| Paramètres | PERC | TOPCon | Commentaires |
| Rendement minimum garanti du panneau | entre 20.5% et 21% | entre 21.5% et 22.0% | Un rendement plus élevé permet d’installer une puissance supérieure pour la même surface de panneaux, ce qui est un élément clé pour le résidentiel. Cela représente un gain d’environ 15 à 20 Wc par panneau dédié au résidentiel. |
| Perte initiale due à l’exposition à la lumière (LID) | entre 0.5% et 1% | 0% | Plusieurs jours après installation, une perte de puissance due à l’effet LID (Light-induced degradation) est observable sur les modules de type P et non sur les modules de type N |
| Pourcentage de la puissance initiale au bout de 30 ans | 85% | 87,4% | Les modules TOPCon ont une meilleure durabilité et présentent une dégradation de puissance moins forte tout au long de la durée de vie des panneaux solaires (30 ans). |
|
Coefficient de température (en %/°C) |
-0,33 | -0,31 | Le coefficient de température permet d’évaluer la perte de puissance d'un panneau solaire pour chaque degré supplémentaire. Ce coefficient est inférieur dans le cas des cellules TOPCon, ce qui signifie que ces panneaux auront une meilleure production que les PERC lorsque la température augmente. |
| Taux de bifacialité |
70% ±10% |
80% ±10% |
Un module bifacial produit de l’électricité sur ses deux faces. Un taux de bi-facialité plus élevé se traduit par un gain de production d’électricité en face arrière des cellules |
Les valeurs ci-dessus sont données à titre indicatif et peuvent varier d’un modèle à l’autre.
L’effet combiné de ces avantages du TOPCon résulte en un gain de production d’énergie compris entre 1.5% et 5% par rapport à un module PERC de même puissance nominale, dépendant des conditions climatiques locales, des spécificités des modules ainsi que du système de pose.
Pour connaître les performances de nos panneaux vous pouvez consulter nos fiches technique, en particulier celle du FLASH 425 half-cut Glass-Glass TOPCon.
Fabrication
La fabrication de modules TOPCon diffère par rapport au PERC au niveau de la fabrication des lingots et des cellules. Il existe des possibilités de conversion de lignes de production PERC en ligne TOPCon avec une dépense d’investissement (CapEx) raisonnable. La ligne d’assemblage des modules est quant à elle quasi-identique pour le PERC et le TOPCon.
Il est toutefois important de noter que, dû à la sensibilité accrue des cellules TOPCon à l’humidité, la plupart des modules construits avec cette technologie sont de structure bi-verre hermétique. Il est cependant possible de fabriquer des modules TOPCon avec une structure verre-film polymère en s’assurant de choisir un matériau d’encapsulation aux propriétés de résistance à l’humidité adéquates.
Prix
Un module TOPCon est sensiblement plus cher par Watt crête que le PERC (+5 à 10% en septembre 2023) pour deux raisons principales :
- Le coût des plaquettes de type N est supérieur à celles de type P. Cela est en partie dû à une répartition du dopant dans les lingots de type N moins homogène que pour le type P et que par conséquent une proportion non négligeable du lingot de type N ne peut pas être convertie en plaquette et doit être mise au rebut.
- La quantité d’argent, un matériau très coûteux, utilisée pour les cellules TOPCon, en face avant et face arrière, est supérieure que pour les cellules PERC qui ne contiennent de l’argent que sur la face avant.
Cette différence de prix a déjà été considérablement réduite depuis 2022 et va très certainement continuer de s’atténuer dans le temps. Le TOPCon est pressenti par la plupart des analystes pour devenir la technologie dominante de modules photovoltaïque en 2024 et représentera probablement plus de 50% des modules produits cette année-là.
En complément :
On peut considérer les cellules solaires TOPCon comme une version évoluée des cellules solaires traditionnelles (PERC). La caractéristique de cette technologie c'est qu'elle réduit considérablement les pertes d'énergie qui se produisent généralement aux contacts métalliques et à la surface du silicium dans les cellules solaires classiques.
Cela est possible grâce à une fine couche d'oxyde tunnel qui recouvre toute la surface de la cellule solaire, en plus d'une couche de silicium polycristallin hautement « dopée » avec des atomes de phosphore entre les contacts métalliques et la tranche de silicium.
Ce dopage permet d’ajouter des électrons supplémentaires au matériau, créant ainsi une région avec un excès d'électrons. Lorsque la lumière du soleil frappe cette région dopée, les photons absorbés libèrent des électrons libres qui peuvent alors se déplacer pour créer un courant électrique.
Ces éléments contribuent ainsi à une meilleure conversion de l'énergie solaire en électricité, pour une énergie solaire plus compétitive et durable.
La métallisation en face avant des cellules TOPCon est composée d’un alliage d’argent et d’aluminium. Certaines études pointant la sensibilité supérieure à l’humidité de cet alliage par rapport aux cellules de type PERC, des mesures sont nécessaires pour assurer une encapsulation hermétique des cellules. L’une des solutions retenues est d’utiliser une structure bi-verre, souvent associée à un encapsulant spécifique, tel que le POE (élastomère de polyoléfine) afin d’assurer une meilleure résistance à la pénétration d’humidité que dans le cas d’une structure traditionnelle verre-EVA-film polymère arrière.
> Pour en savoir plus : Quels sont les avantages des panneaux DualSun FLASH & SPRING Shingle ?
Commentaires
0 commentaire
Vous devez vous connecter pour laisser un commentaire.