Sommaire：
1.Différences fondamentales entre les cellules solaires de type N et de type P
2. Avantages et inconvénients des cellules solaires de type N et de type P
3. Cellules solaires de type N VS. Cellules solaires de type P
4. Applications des cellules solaires de type N et de type P
5. Panneau solaire de type N ou de type P, lequel choisir ?
Différences fondamentales entre les cellules solaires de type N et de type P
Une cellule solaire standard en silicium cristallin (c-Si) est une plaquette de silicium qui a été dopée avec différents produits chimiques pour augmenter la production d'énergie. La distinction fondamentale entre les cellules solaires de type P et de type N est le nombre d'électrons. Une cellule de type P dope souvent sa plaquette de silicium avec du bore, qui possède un électron de moins que le silicium (ce qui donne à la cellule une charge positive). Une cellule de type N est dopée au phosphore, qui contient un électron de plus que le silicium (la cellule est donc chargée négativement).
Qu'est-ce qu'une cellule solaire de type N ou de type P ?
Cellules solaires de type N
Les cellules solaires de type N utilisent des plaquettes de silicium de type N comme matière première et sont fabriquées à l'aide de différentes techniques, notamment TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer), PERT/PERL (Passivated Emitter Rear Totally Diffused/Passivated Emitter Rear Locally Diffused), IBC (Interdigitated Back Contact), et ainsi de suite. La région c-si d'un panneau solaire de type N est chargée négativement en raison du dopage au phosphore de la plaquette. La couche émettrice supérieure est chargée négativement en raison du dopage au bore.
Cellules solaires de type P
Les cellules solaires de type P utilisent des plaquettes de silicium de type P comme matière première et sont principalement fabriquées à l'aide de la technologie traditionnelle Al-BSF (Aluminum Back Surface Field) et de la technologie PERC (Passivated Emitter Rear Contact). Les panneaux solaires de type P ont une zone de c-si importante qui est chargée négativement en raison du dopage au bore. La couche émettrice supérieure est chargée positivement en raison du dopage au phosphore. Le PERC est plus couramment utilisé sur le marché.
Avantages et inconvénients des cellules solaires de type N
Globalement, les cellules de type N présentent les avantages et les inconvénients suivants, qui sont décrits plus en détail ci-dessous.
Avantages:
1. Ne sont pas sujettes à la dégradation induite par la lumière
2. Longue durée de vie
3. Rendement de conversion supérieur à celui des cellules de type P
Inconvénients:
1. Plus coûteuses
2. Faible part de marché
Avantages et inconvénients des cellules solaires de type P
En résumé, les cellules de type P présentent les avantages et les inconvénients suivants, qui sont décrits plus en détail ci-dessous.
Avantages：
1. Coûts inférieurs
2. Largement disponibles
3. Grande immunité aux radiations
Inconvénients
1. Souffrent d'un défaut de dégradation induite par la lumière (LID)
2. Moins durable que les cellules solaires de type N
Cellules solaires de type N VS. Cellules solaires de type P
(1) En termes de taux bifacial, les cellules solaires de type N ont un taux bifacial plus élevé que les cellules solaires de type P. La cellule PERC (type P) a un taux bifacial de 75 %, la cellule TOPCon (type N) a un taux bifacial de 85 % et la cellule HJT (type N) a un taux bifacial d'environ 95 %. Plus le taux bifacial est élevé, plus le gain de production d'énergie à l'arrière du module est important, en particulier dans les centrales photovoltaïques à forte réflectivité de surface.
(2) En termes de coefficient de température, les cellules PERC ont l'un des coefficients les plus faibles (-0,37 %/°C), les cellules TOPCon l'un des coefficients les plus élevés (-0,29 %/°C) et les cellules HJT l'un des coefficients les plus faibles (-0,24 %/°C). Les cellules de type N ont un coefficient de température plus faible que les cellules de type P, elles sont donc moins influencées par les températures élevées, ce qui se traduit par de meilleures performances en matière de production d'énergie et une meilleure adéquation avec les lieux où les conditions d'irradiation sont supérieures.
(3) En termes d'atténuation, les plaquettes de silicium de type N sont dopées au phosphore et ont une très faible teneur en bore, de sorte que la dégradation de la lumière (LID) générée par les paires de bore et d'oxygène est pratiquement inexistante. Le module PERC présente une atténuation de 2 % à 2,5 % la première année et de 0,45 % à 0,55 % d'année en année, le module TOPCon présente une atténuation de 1 % la première année et de 0,40 % d'année en année, et le module HJT présente une atténuation de 1 % la première année et de 0,24 % d'année en année. Pour une même puissance de sortie globale, la production d'énergie sur l'ensemble du cycle de vie d'un module de type N est supérieure à celle d'un module PERC, et l'espace de prime est plus important.
(4) En termes d'efficacité de la production d'énergie, les cellules de type N ont une durée de vie de l'oligomère plus longue que les cellules de type P, ce qui peut améliorer de manière significative la tension en circuit ouvert de la batterie et conduire à une plus grande efficacité de conversion de la batterie. Le bore, qui est utilisé dans les cellules de type P, est assez performant mais présente des inconvénients importants. Il provoque notamment une dégradation induite par la lumière (Light Induced Degradation - LID), qui affecte l'efficacité des panneaux solaires d'environ 1,5 % après leurs premiers jours d'exposition au soleil. Cet effet LID n'est pas une escroquerie. Il est pris en compte dans la puissance des panneaux. Cependant, il réduit l'efficacité et c'est l'une des raisons pour lesquelles les gens sont souvent trop optimistes quant à la quantité d'électricité que leur nouveau système solaire produira. Les panneaux solaires de type N peuvent atteindre des niveaux de rendement allant jusqu'à 25,7 %, contre 23,6 % pour les panneaux de type P. Un rendement de conversion élevé peut augmenter la production d'électricité par unité de surface tout en réduisant les coûts de fabrication de la production d'électricité photovoltaïque.
(5) En ce qui concerne l'effet de faible luminosité, les batteries de type N ont une meilleure réponse spectrale dans des conditions de faible luminosité, une durée de fonctionnement effective plus longue, et peuvent produire de l'électricité dans des périodes de faible intensité d'irradiation telles que le matin et le soir, les jours nuageux et pluvieux, avec une meilleure économie que les batteries de type P.
(6) En termes de coût, le prix des cellules solaires a récemment baissé, les cellules de type P coûtant environ 0,081 euro/W et les cellules de type N environ 0,088 euro/W. Les cellules solaires de type P ont un avantage en termes de prix. Les cellules solaires de type P présentent un avantage en termes de prix par rapport aux cellules solaires de type N. Cela s'explique par le fait que les panneaux solaires de type P existent depuis beaucoup plus longtemps et qu'il existe davantage de technologies de fabrication permettant de créer ces panneaux solaires de type P à un coût inférieur à celui des panneaux solaires de type N.
(7) Si l'on compare la durée de vie globale, les panneaux solaires de type N ont une durée de vie plus longue que les panneaux solaires de type P en raison de leur construction. Les matériaux des cellules solaires Si (silicium) de type N ont une teneur en bore extrêmement faible, et les effets de dégradation induits par la lumière et causés par les paires bore-oxygène peuvent être largement ignorés. Par conséquent, les cellules solaires au Si de type N possèdent une durée de vie des porteurs minoritaires plus longue que les cellules solaires au Si de type P. Ces avantages se traduisent par une durée de vie plus longue et un rendement plus élevé des cellules solaires en Si de type N.
(8) Bien que la première cellule solaire inventée par les laboratoires Bell en 1954 ait été de type N, la structure de type P est devenue plus dominante en raison de la demande de technologies solaires dans l'espace. Les cellules de type P se sont avérées plus résistantes aux radiations et à la dégradation dans l'espace.
Création d'un module solaire, de la matière première au produit fini.
Avec l'aimable autorisation de PVInsights.com
Applications des cellules solaires de type N et de type P
Avant 2016, la part de marché de la technologie des cellules à champ arrière en aluminium (BSF) en tant que première génération de technologie de cellules photovoltaïques était supérieure à 90 %. À partir de 2016, les cellules PERC ont commencé à décoller et, en 19, elles ont éclipsé la technologie BSF pour devenir la deuxième génération de technologie de cellules photovoltaïques, avec une part de marché allant jusqu'à 65 %.
Les cellules PERC sont une technologie de passivation de l'émetteur et de la face arrière qui utilise un film de passivation pour passivation de la face arrière, renforçant la réflexion interne de la lumière dans la base de silicium, réduisant le taux de composition de la face arrière et augmentant l'efficacité de la cellule. À l'heure actuelle, la technologie des batteries PERC est plus mûre et plus rentable, mais l'efficacité de la production de masse a atteint 23,2 %, s'approchant progressivement de la limite théorique d'efficacité de 24,5 % environ, l'efficacité de l'espace étroit pour la mobilité ascendante, et les batteries de type P en raison du phénomène d'atténuation de la lumière riche en oxygène de bore ne peuvent pas être complètement résolues, le fabricant sera confronté à l'investissement du taux de bénéfice marginal du taux de diminution de l'effet du développement des batteries de type P est un espace très limité.
La demande du marché en matière d'efficacité de conversion des batteries augmentant, les fabricants de systèmes photovoltaïques ont commencé à créer une limite d'efficacité de conversion plus élevée pour la prochaine génération de technologies de batteries - les batteries à haute efficacité de type N. Les batteries de type N à TOPCon, HALIFAX et HALIFAX sont les plus utilisées. Les batteries de type N pour TOPCon, HJT, IBC sont représentatives de la conversion à haut rendement, de l'anti-dégradation, du faible coefficient de température, du taux de double face, ce qui est propice à l'amélioration du gain de production d'énergie photovoltaïque, à la réduction du coût de l'électricité, et à la réduction du coût de l'électricité. Il est propice à l'augmentation du gain de production d'électricité photovoltaïque et à la réduction des coûts de production d'électricité, et il a de vastes perspectives de développement, mais il en est encore aux premiers stades de l'industrialisation en raison des coûts d'investissement élevés.
Selon l'Association chinoise de l'industrie photovoltaïque, la nouvelle ligne de production en 2022 était encore dominée par les lignes de production de cellules PERC. Toutefois, au cours du second semestre, une partie de la capacité de production de cellules de type N a été libérée, et la part de marché des cellules de type P a été réduite à 87,5 %, tandis que la part de marché des cellules de type N a progressivement augmenté pour atteindre 9,1 %. Les avantages des cellules de type N étant de plus en plus largement reconnus, elles sont devenues de plus en plus populaires et ont été utilisées par un plus grand nombre de personnes. Par conséquent, l'application des cellules de type N devrait dépasser celle des cellules de type P dans un avenir proche.
Selon l'International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV), le mono-c-Si de type P contrôlera environ 30 % du marché jusqu'en 2028, tandis que le mono-c-Si de type N passera d'à peine 5 % en 2017 à environ 28 %. Cela correspond à la volonté de l'industrie de disposer de modules à haut rendement supplémentaires, et les clients du secteur solaire peuvent donc s'attendre à voir davantage de modèles de type N sur le marché.
Part de marché des cellules solaires de type p et de type n. Crédit : ITRPV
Panneau solaire de type N ou de type P, lequel choisir ?
Lorsque vous choisissez les composants de votre nouveau système d'énergie solaire, vous devez d'abord décider si les panneaux solaires de type N ou de type P vous conviennent. Pour choisir entre les panneaux solaires de type P et de type N, vous devez tenir compte de votre budget, de vos besoins énergétiques et de l'espace d'installation disponible.
En ce qui concerne le simple coût d'installation, les panneaux solaires de type N seront plus chers que les panneaux de type P. En ce qui concerne les besoins énergétiques, les panneaux solaires de type N pourront produire plus d'énergie que les panneaux de type P en raison de leur plus grande efficacité.
La quantité d'espace disponible pour l'installation des panneaux aura un impact significatif sur le type de panneau que vous choisirez. Si vous ne disposez pas de beaucoup d'espace mais que vous avez des besoins énergétiques importants, vous devriez choisir le panneau solaire de type N, qui aura un meilleur rendement.
Si vous disposez d'un espace d'installation plus grand et que vous êtes plus soucieux de votre prix, vous pouvez opter pour des panneaux solaires de type P, qui sont légèrement moins efficaces mais plus économiques pour le propriétaire ordinaire.
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Référence :
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