Zoom sur les TOPCon : l’institut PI Berlin fait le point sur les facteurs de dégradation

D’après pv magazine International

Désormais fermement implantée sur le marché du PV, la technologie TOPCon devrait, selon les prévisions, représenter plus de 75 % des capacités de type n d’ici à 2030 selon Edurne Zoco de S&P Global Commodity Insights.

Des fabricants chinois ont réalisé d’importants investissements dans cette technologie de cellule et certains investisseurs, producteurs indépendants et fonds financiers connaissent déjà son potentiel. L’un des éléments qui contribuent au succès des TOPCon, c’est leur prix, tombé à seulement 0,01 €/W de plus que celui des PERC au cours des deux dernières années.

La TOPCon fait mieux que la PERC selon plusieurs indicateurs « concrets », notamment le coefficient de bifacialité, le rendement, les coefficients de température et la dégradation annuelle. En conséquence, les modèles financiers fondés sur la TOPCon présentent un retour sur investissement plus intéressant que les PERC. D’après Asier Ukar, directeur des bureaux espagnols de PI Berlin, c’est d’ailleurs souvent l’un des facteurs décisifs qui conduit à opter pour la technologie TOPCon.

Il rappelle toutefois l’importance de ne pas se fier uniquement aux données des fiches techniques, et de conduire également une analyse complète et transparente du comportement de la technologie sur le long terme, en particulier pour ce qui a trait aux mécanismes de dégradation. Selon Asier Ukar, il est indispensable de recenser en amont les risques potentiels associés à la technologie TOPCon afin d’y remédier.

L’un des risques listés par PI Berlin concerne la présence d’aluminium au niveau des contacts cellulaires, situés à l’avant de la cellule, où l’humidité s’accumule. Un essai de chaleur humide suivi d’un test d’électroluminescence peut détecter ce problème. Les cellules TOPCon étant plus sensibles à la vapeur d’eau, il est recommandé d’utiliser un polyoléfine élastomère (POE) sur la face avant des modules bi-verre, et sur les deux faces des modules verre/backsheet.

Un autre risque est la pression exercée pour réduire la quantité d’argent dans les barres omnibus, avec pour résultat un amincissement de ces dernières et donc une fixation moins solide sur la cellule. Cela peut entraîner un endommagement mécanique à l’impression ainsi qu’une interruption ou une rupture des doigts, et donc une baisse des performances en raison de l’augmentation de la résistance en série effective. Les tests d’électroluminescence permettent de repérer ces problèmes.

Par ailleurs, la technologie TOPCon rencontre des problèmes de dégradation similaires à ceux de la technologie PERC, comme la dégradation induite par la polarisation. La face avant des cellules TOPCon, dont la structure est comparable à la face arrière d’une cellule PERC, peut être concernée par ce phénomène.

Asier Ukar, directeur de PI Berlin Espagne, rappelle l’importance de prendre en compte en amont les risques associés à la technologie des cellules à contacts passivés à oxyde tunnel (TOPCon), même si elles surpassent en performance les cellules à contact arrière à émetteur passivé (PERC) au regard d’indicateurs standard tangibles.

De plus, les couches de passivation par oxyde d’aluminium des cellules TOPCon sont sensibles à la dégradation induite par les UV. Si la technologie PERC n’est pas impactée de manière significative par ce phénomène étant donné que l’aluminium se situe à l’arrière des cellules, la TOPCon y est en revanche plus sensible car les couches de passivation par oxyde d’aluminium se situent sur la face avant, exposée à la lumière.

Asier Ukar souligne en outre la nécessité d’apporter des ajustements au niveau du contrôle de la qualité lors de la fabrication des TOPCon, notamment sur la taille des échantillons et des tests spécifiques réalisés en laboratoire, afin de s’atteler aux risques inhérents à cette technologie. Des tests prolongés de longévité, comme les tests de chaleur humide, de cyclage thermique ou l’essai humidité/gel, sont déterminants pour évaluer la fiabilité à long terme des modules, au-delà des données standard précisées dans la fiche technique.

Ainsi, dans la nomenclature produit qui s’applique aux modules TOPCon, l’encapsulant est un composant clé. Un encapsulant inadapté ou de mauvaise qualité peut annuler les avantages de la TOPCon par rapport à la PERC. Le classement 2023 réalisé par PVEL, qui inclut le test PID192h, indique des variations substantielles au niveau des tests prolongés de longévité en fonction des nomenclatures produit, même pour un seul et unique fabricant.

Asier Ukar précise que certains fabricants assouplissent les critères d’acceptation ou de rejet pour les TOPCon par rapport aux PERC, dans l’optique de minimiser les pertes de rendement et de maintenir la productivité. Afin de tirer le meilleur parti des avantages des TOPCon, il est donc crucial que l’industrie recense ces risques et y remédie en amont et en toute transparence.

En dépit des risques associés, les modules TOPCon fabriqués correctement affichent de meilleures performances que les PERC ainsi qu’un phénomène de dégradation minime.

Traduction assurée par Christelle Taureau.