TOPCon vs PERC LCA: The Only Environmental Trade-Off Is Silver
สารบัญ
แนะนำผลิตภัณฑ์
TOPCon ชนะ PERC เกือบทุกด้าน ยกเว้นเงิน
ในการประชุมอัปเกรดสายการผลิตเมื่อเร็วๆ นี้ มีคำถามหนึ่งเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า: หากเปลี่ยนสายการผลิต PERC เป็น TOPCon บัญชีคาร์บอนจะสมเหตุสมผลจริงหรือไม่
การประเมินวงจรชีวิตเมื่อเร็วๆ นี้ให้คำตอบเชิงปริมาณที่ชัดเจน ตาม Maximising environmental savings from silicon photovoltaics manufacturing to 2035ที่ตีพิมพ์ใน Nature Communications 17, 2311 (2026), DOI: 10.1038/s41467-026-69165-x, TOPCon มีประสิทธิภาพดีกว่า PERC ใน 15 จาก 16 หมวดหมู่ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมรอยเท้าคาร์บอนลดลงประมาณ 6.5% ต่อ Wpแต่ต้นทุนคือการ เพิ่มขึ้น 15.2% ในการใช้ทรัพยากรโลหะซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการใช้เงินที่สูงขึ้นจากแผ่นเงินสองด้าน
ในภาษาการผลิตง่ายๆ: TOPCon สะอาดกว่า PERC ในตัวชี้วัดส่วนใหญ่ แต่เงินเป็นจุดเดียวที่ยังคงเสียเปรียบ
แผนภูมิแท่งที่ปรับมาตรฐานในรูปที่ 1 ทำให้ข้อความชัดเจนมาก การใช้ทรัพยากรโลหะที่เกี่ยวข้องกับเงินเป็นรายการลบที่ชัดเจนเพียงรายการเดียว ในขณะที่ตัวชี้วัดด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ส่วนใหญ่ดีขึ้น
พารามิเตอร์ทางเทคนิค
ตัวเลข LCA ที่สำคัญจากสถานการณ์พื้นฐาน
สถานการณ์พื้นฐานในการศึกษานี้ใช้โมดูลที่ผลิตในจีน ขนส่งไปยังยุโรปกลาง โดยใช้สมมติฐานทางเทคโนโลยีปี 2023 ตัวเลขหลายตัวมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับผู้ผลิตและนักลงทุนที่ประเมินการอัปเกรด TOPCon
| ตัวชี้วัด | ผลลัพธ์/ข้อค้นพบของ TOPCon | การเปรียบเทียบหรือความหมาย |
|---|---|---|
| ผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ | 0.40 kg CO₂-eq/Wp สำหรับการผลิตในยุโรป, 0.73 สำหรับค่าเฉลี่ยจีน, 0.95 สำหรับอินเดีย | TOPCon ต่ำกว่า PERC ประมาณ 6.5% ภายใต้เงื่อนไขขอบเขตเดียวกัน |
| การใช้ทรัพยากรโลหะ | TOPCon สูงกว่า 15.2% | สาเหตุหลักมาจากการใช้ซิลเวอร์เพสต์สองด้าน; ด้านหลังของ PERC ใช้ Ag + Al |
| หมวดหมู่สิ่งแวดล้อมอื่นๆ 14 หมวด | โดยทั่วไปลดลง 2–10% | รวมถึงการเกิดยูโทรฟิเคชันในน้ำจืด, ฝุ่นละออง, การก่อตัวของโอโซนในโฟโตเคมี, การใช้ทรัพยากรฟอสซิล และอื่นๆ |
| ขั้นตอนการผลิตที่โดดเด่น | ขั้นตอนเวเฟอร์ครอบงำ 12 จาก 16 ตัวชี้วัด | ไฟฟ้าสำหรับการทำให้ซิลิคอนบริสุทธิ์เป็นจุดที่ร้อนที่สุด |
| การมีส่วนร่วมของไฟฟ้าในขั้นตอนเวเฟอร์ | 89.9% ของผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศทั้งหมดของโมดูล | ความเข้มข้นของคาร์บอนของไฟฟ้าที่ใช้ในการผลิตโพลีซิลิคอนและเวเฟอร์เป็นปัจจัยชี้ขาด |
| การมีส่วนร่วมของเมทัลไลเซชัน | 53% ของผลกระทบต่อทรัพยากรโลหะในระดับโมดูล | ภายในขั้นตอนเซลล์ เมทัลไลเซชันมีส่วนร่วม 98.3% ของผลกระทบต่อทรัพยากรโลหะ |
ต้นทุนสิ่งแวดล้อมที่แท้จริงมาจากไหน
รูปที่ 2 แบ่งโมดูล TOPCon ออกเป็นขั้นตอนเวเฟอร์ เซลล์ โมดูล และการขนส่ง ผลลัพธ์ไม่เป็นมิตรกับผู้ที่มุ่งเน้นเฉพาะการเพิ่มประสิทธิภาพสายการผลิตเซลล์: จุดที่ร้อนที่สุดทางสิ่งแวดล้อมไม่ใช่กระบวนการผลิตเซลล์ TOPCon เอง แต่เป็นขั้นตอนต้นน้ำของซิลิคอนและเวเฟอร์
ไฟฟ้าสำหรับการทำให้ซิลิคอนบริสุทธิ์คิดเป็นมากกว่า 85% ของผลกระทบในขั้นตอนเวเฟอร์และไฟฟ้าสำหรับเวเฟอร์มีส่วนร่วม 89.9% ของผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศทั้งหมดของโมดูล กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม้ว่าการพาสซิเวชันจะดีเยี่ยมและการใช้เพสต์ถูกจำกัดจนถึงขีดสุด ผลลัพธ์ด้านคาร์บอนก็ยังอาจแย่ได้หากโพลีซิลิคอนและเวเฟอร์ผลิตด้วยไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นหลัก
ผู้ก่อปัญหาที่แท้จริงเพียงรายเดียวในขั้นตอนเซลล์คือเงิน การทำให้เป็นโลหะมีส่วนทำให้ 53% ของตัวบ่งชี้ทรัพยากรโลหะในระดับโมดูลเต็ม และ 98.3% ในขั้นตอนเซลล์ สิ่งนี้สนับสนุนอย่างยิ่งต่อทิศทางของการชุบทองแดง การลดบัสบาร์ การเพิ่มประสิทธิภาพบัสบาร์หลายเส้น และเทคโนโลยีการลดเงิน
ข้อได้เปรียบทางเทคนิค
สิ่งที่ TOPCon ปรับปรุงจริงๆ
จากมุมมองของ LCA ข้อได้เปรียบของ TOPCon ไม่ใช่แค่เรื่องการตลาดเกี่ยวกับประสิทธิภาพที่สูงขึ้นเท่านั้น ประสิทธิภาพการแปลงที่สูงขึ้นช่วยลดการใช้วัสดุต่อวัตต์และปรับปรุงตัวบ่งชี้สิ่งแวดล้อมส่วนใหญ่เมื่อขอบเขตของระบบคำนวณต่อ Wp
รอยเท้าคาร์บอนต่ำกว่าต่อวัตต์: TOPCon ลดผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศประมาณ 6.5% เมื่อเทียบกับ PERC ภายใต้สมมติฐานการผลิตและการจัดส่งเดียวกัน
ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในหมวดหมู่ผลกระทบส่วนใหญ่: ตัวบ่งชี้สิ่งแวดล้อม 15 จาก 16 ตัวดีขึ้น ซึ่งหมายความว่าประโยชน์นั้นกว้าง ไม่ได้จำกัดอยู่แค่เมตริกคาร์บอนเดียว
การประหยัดวัสดุที่ขับเคลื่อนด้วยประสิทธิภาพ: ประสิทธิภาพของโมดูลที่สูงขึ้นช่วยลดภาระวัสดุที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ เช่น แก้ว สาร encapsulant แผ่นหลัง กรอบ และอื่นๆ ต่อวัตต์
ทิศทางการปรับปรุงกระบวนการที่ชัดเจน: ปัญหาเงินมีความเข้มข้นและวัดได้ ทำให้ง่ายต่อการกำหนดเป้าหมายด้วยการชุบทองแดง การพิมพ์เส้นละเอียด การออกแบบบัสบาร์ และการลดปริมาณสาร paste
ความเข้ากันได้ดีกับการลดคาร์บอนในอนาคต: เมื่อโครงข่ายไฟฟ้าสะอาดขึ้น รอยเท้าการผลิตของ TOPCon สามารถลดลงได้อีก โดยเฉพาะเมื่อการผลิตเวเฟอร์เชื่อมต่อกับพลังงานคาร์บอนต่ำ
ปัญหาเงินไม่สามารถละเลยได้
การทำให้เป็นโลหะด้วยเงินสองด้านของ TOPCon ทำให้เกิดโทษที่วัดได้ในการใช้ทรัพยากรโลหะ สิ่งนี้ไม่ได้ลบล้างข้อได้เปรียบโดยรวมของ LCA แต่เปลี่ยนลำดับความสำคัญสำหรับวิศวกรการผลิต
สำหรับ TOPCon การลดเงินไม่ใช่แค่เรื่องต้นทุนเท่านั้น แต่ยังเป็นคอขวดด้านสิ่งแวดล้อมอีกด้วย หากอุตสาหกรรมต้องการให้ TOPCon รักษาความเป็นผู้นำด้านสิ่งแวดล้อมในขณะที่ขยายขนาดอย่างมหาศาล การลดกรัมเงินต่อวัตต์จึงไม่ใช่ทางเลือกอีกต่อไป
การประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์
สถานที่ผลิตและการลดคาร์บอนของโครงข่ายไฟฟ้ามีความสำคัญมากกว่าที่หลายคนคาดคิด
การศึกษานี้เปรียบเทียบอินเดีย จีน สหรัฐอเมริกา และยุโรป ตั้งแต่ปี 2023 ถึง 2035 โดยพิจารณาตัวแปรหลักสองตัว ได้แก่ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของ ITRPV และการลดคาร์บอนของโครงข่ายไฟฟ้าภายใต้สถานการณ์ต้นทุนต่ำถึงศูนย์คาร์บอนของ EIA
ผลลัพธ์หลายประการที่น่าจดจำ:
| สถานการณ์ | ผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศ / การประหยัด | ความหมายเชิงปฏิบัติ |
|---|---|---|
| การผลิตในยุโรปปี 2023 | 0.40 kg CO₂-eq/Wp | ต่ำที่สุดในบรรดาภูมิภาคที่เปรียบเทียบในการศึกษา |
| ค่าเฉลี่ยของจีนปี 2023 | 0.73 kg CO₂-eq/Wp | ผลลัพธ์ระดับกลาง ซึ่งได้รับผลกระทบอย่างมากจากส่วนผสมของไฟฟ้า |
| การผลิตในอินเดียปี 2023 | 0.95 kg CO₂-eq/Wp | สูงที่สุดในบรรดาภูมิภาคพื้นฐานที่ระบุไว้ |
| ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเพียงอย่างเดียวภายในปี 2035 | การลดลงเฉลี่ยประมาณ 0.10 kg/Wp | การปรับปรุงประสิทธิภาพ การลดการใช้เงิน และการประหยัดซิลิคอนช่วยได้ แต่ยังไม่เพียงพอ |
| เทคโนโลยีบวกกับการลดคาร์บอนของโครงข่ายไฟฟ้า | ศักยภาพในการลด CO₂-eq ด้านการผลิต 8.2 Gt ภายในปี 2035 | การประหยัดที่ใหญ่ที่สุดส่วนใหญ่มาจากไฟฟ้าที่สะอาดขึ้นและการเลือกสถานที่ผลิต |
ศักยภาพในการประหยัด 8.2 Gt มีขนาดใหญ่มาก เทียบเท่ากับประมาณ 13.9% ของการปล่อยมลพิษจากมนุษย์ทั่วโลกในปี 2019. ที่สำคัญกว่านั้น การประหยัดส่วนใหญ่มาจากการลดคาร์บอนของไฟฟ้า ไม่ใช่เพียงแค่การเปลี่ยนโครงสร้างเซลล์
ความแตกต่างภายในโครงข่ายย่อยอาจมากกว่าป้ายชื่อประเทศ
ข้อสรุปที่สำคัญมากคือ 'Made in China' เพียงอย่างเดียวไม่ได้กำหนดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ ภายในจีน หากเปรียบเทียบโครงข่ายย่อยที่มีความเข้มข้นคาร์บอนสูงสุดและต่ำสุด การปล่อยมลพิษจากการผลิต TOPCon อาจอยู่ในช่วง 0.32 ถึง 0.58 kg CO₂-eq/Wp. ความแตกต่างนี้อาจมากกว่าความแตกต่างระหว่างค่าเฉลี่ยของจีนกับกรณีอ้างอิงของยุโรป
นั่นหมายความว่าเวเฟอร์ที่ผลิตด้วยพลังน้ำในยูนนานและเวเฟอร์ที่ผลิตด้วยไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินหนักในมองโกเลียในไม่ควรถูกปฏิบัติเป็นผลิตภัณฑ์คาร์บอนเดียวกัน สำหรับผู้ซื้อ นักพัฒนา และผู้ผลิตที่ทำบัญชีคาร์บอน โครงสร้างไฟฟ้าในภูมิภาคมีความสำคัญมากกว่าชื่อประเทศบนฉลาก
การศึกษายังแสดงให้เห็นว่าถ่านหินมีส่วนสนับสนุนเชิงบวกใน 12 จาก 16 ตัวชี้วัดการผลิต TOPCon การเพิ่มสัดส่วนถ่านหิน 5% จะเพิ่มตัวชี้วัดสภาพภูมิอากาศประมาณ 4.8% พลังงานน้ำลดตัวชี้วัดทั้งหมด 16 ตัว ในขณะที่พลังงานนิวเคลียร์ส่วนใหญ่เพิ่มหมวดรังสีไอออไนซ์ แต่คงที่ในหมวดอื่นๆ ส่วนใหญ่
ควรติดตามคันโยกการผลิตใดอย่างใกล้ชิด?
การวิเคราะห์ความไวในรูปที่ 8 แยกคันโยกกระบวนการหลายตัวและเปรียบเทียบกับฐานปี 2023 ผลลัพธ์มีประโยชน์สำหรับการตัดสินใจในโรงงานจริงเพราะแสดงให้เห็นว่าการปรับปรุงใดมีความหมายในระดับโมดูลและสิ่งใดน่าสนใจเฉพาะในพื้นที่
| กลไก | สมมติฐาน | ผลกระทบหลัก | ความคิดเห็น |
|---|---|---|---|
| การปรับปรุงประสิทธิภาพ | PERC +12.6%, TOPCon +15.9% ตามแนวโน้ม ITRPV 2034 | การลดลงตามสัดส่วนกว้างในทุกตัวชี้วัด | การใช้วัสดุที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ต่อ Wp ลดลงเมื่อประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น |
| การใช้เงินลดลงเหลือ 5 มก./W | การใช้เงินของ TOPCon ลดลงประมาณ 78% | การใช้ทรัพยากรโลหะลดลงประมาณ 41% | แข็งแกร่งมากสำหรับผลกระทบทรัพยากรโลหะ แต่มีอิทธิพลจำกัดต่อหมวดอื่นๆ |
| ลดการใช้ไฟฟ้าของเวเฟอร์ 26% | เชื่อมโยงกับเวเฟอร์ที่บางลงและความต้องการพลังงานที่ลดลง | ผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศลดลงมากกว่า 9.6% | คันโยกด้านกระบวนการที่แข็งแกร่งที่สุดเพราะขั้นตอนเวเฟอร์มีอิทธิพลเหนือ |
| ลดไซเลน 14.4% | การสะสม ICP-PECVD ที่ปรับปรุงแล้ว | การลดผลกระทบระดับโมดูลน้อยกว่า 0.3% | สารเคมีในขั้นตอนเซลล์มีความสำคัญน้อยกว่าเพราะขั้นตอนเซลล์มีน้ำหนักโดยรวมต่ำกว่า |
จุดหนึ่งที่พลาดได้ง่าย: การลดไซเลน 14% ฟังดูน่าสนใจ แต่การปรับปรุงสิ่งแวดล้อมระดับโมดูลน้อยกว่า 0.3% เหตุผลง่ายๆ คือ ขั้นตอนเซลล์ไม่ใช่ตัวมีส่วนสำคัญใน LCA โมดูลทั้งหมด การประหยัดไฟฟ้าเวเฟอร์สำคัญกว่าการประหยัดก๊าซกระบวนการปริมาณเล็กน้อยมาก
ติดต่อซื้อ
ข้อสรุปเชิงปฏิบัติสำหรับการวางแผนสายการผลิต TOPCon
สำหรับผู้ผลิตที่วางแผนอัปเกรดจาก PERC เป็น TOPCon LCA นี้ส่งสัญญาณที่ชัดเจน: TOPCon มีความแข็งแกร่งด้านสิ่งแวดล้อมในหมวดส่วนใหญ่ แต่ต้องจัดการการใช้เงินและไฟฟ้าเวเฟอร์อย่างจริงจัง
ลำดับความสำคัญด้านการผลิตที่สำคัญที่สุดคือ:
ลดการใช้เงินต่อวัตต์ผ่านการปรับปรุงเพสต์ การพิมพ์เส้นละเอียด การออกแบบบัสบาร์ และเส้นทางการทำให้เป็นโลหะทางเลือก
ติดตามแหล่งไฟฟ้าของเวเฟอร์และโพลีซิลิคอน ไม่ใช่เฉพาะการใช้พลังงานในสายการผลิตเซลล์
ถือว่าส่วนผสมของพลังงานในโครงข่ายไฟฟ้าย่อยเป็นตัวแปรสำคัญในการบัญชีคาร์บอน โดยเฉพาะในประเทศผู้ผลิตขนาดใหญ่
ให้ความสำคัญกับการปรับปรุงประสิทธิภาพ เพราะช่วยลดการใช้วัสดุที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ต่อวัตต์
หลีกเลี่ยงการประเมินประโยชน์ในระดับโมดูลสูงเกินไปจากการลดสารเคมีในกระบวนการเซลล์เพียงเล็กน้อย เมื่อพลังงานของเวเฟอร์ต้นน้ำยังคงเป็นปัจจัยหลัก
มุมมองของ Ooitech
ในฐานะผู้จัดหาอุปกรณ์ที่ทำงานใกล้ชิดกับสายการผลิตโมดูล เรามองว่า: ข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมของ TOPCon จะถูกตัดสินน้อยลงจากขั้นตอนกระบวนการเซลล์เดียว และมากขึ้นจากการควบคุมร่วมกันของประสิทธิภาพ การใช้เงิน และพลังงานของเวเฟอร์ต้นน้ำ สำหรับการอัปเกรดโรงงาน คำถามเชิงปฏิบัติไม่ใช่แค่ "PERC หรือ TOPCon" แต่เป็นว่าสายการผลิตใหม่ได้รับการออกแบบให้มีการใช้เงินต่ำ ประสิทธิภาพสูงที่เสถียร และข้อมูลคาร์บอนในห่วงโซ่อุปทานที่โปร่งใสตั้งแต่เริ่มต้นหรือไม่ นี่คือจุดที่การวางแผนอุปกรณ์การผลิตและวินัยในกระบวนการกลายเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์คาร์บอน ไม่ใช่แค่ส่วนหนึ่งของการขยายกำลังการผลิต
