Od PERC do tandemów. Jakie technologie ogniw PV rządzą dziś rynkiem?
PERC, który jeszcze kilka lat temu był rynkowym standardem, został wyparty przez technologię TOPCon. Równolegle rozwijane są HJT i różne odmiany Back Contact, a kolejny duży skok sprawności mogą przynieść tandemy perowskitowo-krzemowe. Czym właściwie różnią się te technologie i które z nich rzeczywiście można dziś spotkać na rynku?
Na pierwszy rzut oka moduły fotowoltaiczne nie zmieniły się w ostatnich latach aż tak bardzo. Wewnątrz ogniw trwa jednak szybka zmiana technologiczna. Na początek warto przypomnieć, że określenia takie jak monokrystaliczny, n-type, TOPCon czy bifacjalny nie oznaczają czterech konkurencyjnych technologii. Ten sam moduł może być monokrystaliczny, bazować na waflu n-type, wykorzystywać architekturę TOPCon i jednocześnie produkować energię z obu stron. Oznaczenia p-type i n-type odnoszą się przede wszystkim do rodzaju domieszkowania krzemu, a PERC, TOPCon czy HJT opisują konkretne rozwiązania konstrukcyjne ogniwa.
Krzem wciąż pozostaje fundamentem przemysłu. Według IEA PVPS ok. 98 proc. produkowanych modułów bazuje na krzemie krystalicznym. Zmienia się natomiast technologia wykorzystująca ten materiał. W 2024 r. udział wafli n-type wzrósł z 30 do ok. 70 proc., odbierając p-type pozycję lidera.
PERC – technologia poprzedniej generacji
PERC (ang. Passivated Emitter and Rear Cell) przez wiele lat był podstawową architekturą wysokosprawnych ogniw krzemowych. W ogniwie PERC tylna powierzchnia krzemu jest pasywowana warstwą dielektryczną, a metal styka się z półprzewodnikiem tylko punktowo. Mniejsza powierzchnia metalizacji pozwala ograniczyć rekombinację i zwiększyć napięcie ogniwa. Pojawia się jednak kompromis: im mniejsza powierzchnia kontaktu, tym dłuższą drogę część nośników musi pokonać wewnątrz krzemu, co zwiększa straty rezystancyjne.
Jeszcze kilka lat temu PERC był rynkowym standardem, ale jego pozycja bardzo szybko osłabła. Jak pisaliśmy, według danych InfoLink w pierwszej połowie 2025 r. ponad 94 proc. modułów sprzedanych przez dziesięciu największych producentów bazowało na ogniwach TOPCon, a udział PERC w tej grupie był marginalny. Nie jest to udział całego globalnego rynku, ale dobrze pokazuje skalę zmiany u największych producentów.
TOPCon – technologia, która przejęła rynek
TOPCon (ang. Tunnel Oxide Passivated Contact) to architektura, w której kluczowym elementem jest pasywowany kontakt z niezwykle cienkiej warstwy tlenku krzemu i warstwy silnie domieszkowanego krzemu. Warstwa tlenku ma zaledwie ok. 1–2 nm grubości, w zależności od producenta i stosowanej technologii. Skutecznie ogranicza rekombinację, a jednocześnie przepuszcza nośniki ładunku dzięki zjawisku tunelowania kwantowego. W dużym uproszczeniu TOPCon rozwiązuje problem, z którym mierzył się PERC: dobrze odizolowuje miejsca sprzyjające stratom, a przy tym skutecznie odbiera prąd z dużo większej powierzchni kontaktu.
Dzisiejsze ogniwa TOPCon najczęściej bazują na waflach n-type. Szybki rozwój tej technologii w dużej mierze wynika z tego, że producenci mogli wykorzystać część infrastruktury i doświadczeń zdobytych przy produkcji PERC, na której wcześniej opierała się większość z nich. Przejście na nową generację nie wymagało więc budowy całego procesu od zera.
Choć TOPCon jest znany od lat i bardzo rozpowszechniony, wciąż podnosi poprzeczkę sprawności. W sierpniu 2026 r. opisywaliśmy moduł JA Solar DeepBlue 5.0 JAM66D50-650/GB o mocy 650 W i sprawności 24,1 proc. W zestawieniu TaiyangNews był to najwyżej sklasyfikowany moduł oparty wyłącznie na TOPCon, a jego komercjalizacja w kwietniu 2026 r. oznaczała, że ta technologia po raz pierwszy przekroczyła w tym rankingu próg 24 proc.
HJT – połączenie dwóch postaci krzemu
Inne podejście reprezentuje HJT (ang. heterojunction, czyli heterozłącze). Absorberem nadal jest wafel z krzemu krystalicznego, ale na jego powierzchnię nanosi się bardzo cienkie warstwy uwodornionego krzemu amorficznego. Zapewniają one bardzo dobrą pasywację powierzchni wafla i ograniczają rekombinację nośników. Na nich znajdują się warstwy domieszkowanego krzemu amorficznego oraz przezroczyste warstwy przewodzące (TCO), a dopiero na nich – metalizacja. To właśnie połączenie materiałów o różnych właściwościach tworzy charakterystyczne dla tej technologii heterozłącze.
Zaletą HJT jest m.in. mniejszy spadek mocy przy wzroście temperatury. W jednym z testów Fraunhofer ISE moduły HJT miały temperaturowy współczynnik mocy na poziomie –0,34 proc./°C, a porównywany moduł PERC –0,40 proc./°C. Warto też wspomnieć o REC, którego oferta opiera się głównie na technologii HJT. Moduły tego producenta z segmentu premium mają współczynnik temperaturowy na poziomie –0,26 proc./°C.
HJT nie osiągnęło jednak skali TOPCon, bo proces produkcji jest bardziej skomplikowany i nie da się w nim wykorzystać wcześniejszych linii PERC. Technologia pozostaje jednak obecna wśród modułów o bardzo wysokich parametrach. Opisywany przez nas Risen Hyper-ion Pro HJT osiąga 23,8 proc. sprawności i 740 W mocy. Samej mocy nie można bezpośrednio porównywać z 650 W modułu JA Solar, bo zależy ona także od powierzchni panelu. Przykład Risen pokazuje jednak, że HJT pozostaje konkurencyjnym rozwiązaniem w segmencie wysokiej sprawności.
Back Contact – metalizacja przenosi się na tył
Jeszcze inaczej należy patrzeć na technologię Back Contact (BC). To nie jest konkretna metoda pasywacji, lecz przede wszystkim sposób rozmieszczenia kontaktów elektrycznych. W klasycznym ogniwie na powierzchni skierowanej w stronę słońca znajduje się metalowa siatka zbierająca prąd. Spełnia swoją funkcję, ale zasłania część absorbera. W architekturze Back Contact zarówno kontakty dodatnie, jak i ujemne przenosi się na tył ogniwa. Przednia powierzchnia pozostaje dzięki temu wolna od metalizacji i może wykorzystać więcej padającego promieniowania.
Ceną jest bardziej skomplikowana konstrukcja tylnej strony ogniwa, konieczność bardzo precyzyjnego rozdzielenia obszarów zbierających poszczególne nośniki i wyższe koszty produkcji. Mimo to właśnie BC prowadzi obecnie w wyścigu o sprawność modułów komercyjnych. W lipcowym zestawieniu TaiyangNews pierwsze miejsce zajmowały dwa produkty o sprawności 25 proc. Pierwszy to Aiko Comet 3N72 o mocy 675 W, wykorzystujący technologię n-type ABC (All Back Contact). Drugi to LONGi EcoLife LR7-54HJD-510M o mocy 510 W, wykorzystujący HIBC (Hybrid Interdigitated Back Contact). W tym drugim przypadku architektura łączy rozwiązania wywodzące się z pasywowanych kontaktów TOPCon i HJT z układem Back Contact.
To dobrze pokazuje, dlaczego TOPCon, HJT i BC nie zawsze należy traktować jak trzy całkowicie rozłączne kategorie. Technologie zaczynają się przenikać: LONGi rozwija hybrydowe kontakty tylne, a Aiko konsekwentnie doskonali własną architekturę ABC.
Tandemy perowskit–krzem. Kolejny krok może być większy
PERC, TOPCon, HJT i BC pokazują, jak coraz lepiej wykorzystuje się krzem. Tandem perowskitowo-krzemowy idzie o krok dalej, bo łączy dwa różne absorbery.
Pojedyncze ogniwo krzemowe nie jest w stanie optymalnie przetwarzać całego widma promieniowania słonecznego. W tandemie górne ogniwo perowskitowe przejmuje wysokoenergetyczną część promieniowania, a światło, które przez nie przechodzi, trafia do dolnego ogniwa krzemowego. Według Fraunhofer ISE dodanie warstwy perowskitowej o grubości ok. 500 nm może podnieść teoretyczną granicę sprawności z ok. 29,4 proc. dla pojedynczego ogniwa krzemowego do 43,3 proc. dla tandemu.
Co ważne, nie mówimy już wyłącznie o mikroskopijnych próbkach laboratoryjnych. W czerwcu opisywaliśmy pełnowymiarowy moduł tandemowy Trina Solar o mocy 907 W i sprawności 29,2 proc., zweryfikowanej przez TÜV SÜD. Górne ogniwo perowskitowe współpracuje w nim z dolnym ogniwem n-type TOPCon. Trzeba jednak podkreślić, że to jeszcze nie jest produkt dostępny masowo w zwykłych kanałach sprzedaży, jak TOPCon czy BC. Trina przygotowuje rozwiązanie do produkcji przemysłowej, ale duże dostawy komercyjne są oczekiwane dopiero ok. 2028–2029 r.
Krzem zostaje, ale sposób jego wykorzystania szybko się zmienia
Dzisiejszy rynek można więc podsumować dość jasno. PERC ustępuje miejsca, a TOPCon stał się technologią masową. HJT pozostaje alternatywną drogą do wysokiej sprawności, a konstrukcje Back Contact coraz wyraźniej wyznaczają górną granicę parametrów modułów komercyjnych. Co najciekawsze, kolejne technologie nie muszą się nawzajem całkowicie wypierać. Back Contact może korzystać z rozwiązań znanych z HJT i TOPCon, a w tandemach dzisiejsze wysokosprawne ogniwo krzemowe może stać się dolną częścią jeszcze bardziej zaawansowanej konstrukcji.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
Obserwuj nas w Google News
