Pertandingan Prestasi Cahaya Rendah: TOPCon, BC, dan HJT Disokong oleh Data Dunia Nyata
Pengenalan
Kuasa papan nama adalah nilai terkadar; tindak balas cahaya rendah adalah prestasi dunia sebenar. Di kebanyakan rantau dunia, sinaran kekal di bawah 1000 W/m² selama lebih 90% masa. Hanya dua atau tiga jam sekitar tengah hari solar menghampiri keadaan STC. Matahari terbit, matahari terbenam, langit mendung, hujan—sel menghabiskan sebahagian besar hayat kerja mereka di bawah cahaya rendah. Kecekapan terkadar yang tinggi tidak menjamin output dunia sebenar yang tinggi. Hari ini kita mengupas tindak balas cahaya rendah: siapa yang menang dari segi fizik, siapa yang lebih kuat di lapangan, dan cara menilai kualiti cahaya rendah sel terus di barisan pengeluaran.
Fizik Tindak Balas Cahaya Rendah: Siapa yang Kurang Bocor dan Bergabung Semula
Daripada litar setara diod, punca utama penurunan kecekapan di bawah cahaya rendah adalah mudah: arus fotogenerasi mengecut, tetapi kebocoran dan penggabungan semula tidak mengecut secara berkadar, jadi bahagian relatifnya meningkat.
Faktor paling kritikal: rintangan shunt Rsh
Di bawah cahaya rendah arus fotogenerasi menurun secara mendadak, tetapi arus bocor kekal hampir malar (ia bergantung pada voltan dan Rsh). Bahagian arus bocor yang lebih besar menarik Voc ke bawah, yang menyeret FF ke bawah, yang menurunkan kecekapan.
Semakin tinggi Rsh (semakin kecil kebocoran), semakin baik tindak balas cahaya rendah. Ini adalah faktor fizikal teras.
| Jenis Sel | Ciri Rsh | Prestasi Cahaya Rendah |
|---|---|---|
| HJT | Lapisan pasivasi i-a-Si:H dengan penebat yang sangat baik, penggabungan semula antara muka yang sangat rendah | Terbaik |
| TOPCon | Kutub positif dan negatif terpisah di depan dan belakang, sedikit zon pengasingan tepi, laluan bocor terkawal | Baik |
| BC | Struktur interdigitated belakang, banyak parit pengasingan P⁺/N⁺, meningkatkan risiko kebocoran tepi | Lebih lemah |
Faktor sekunder: faktor idealiti n
Faktor idealiti mencerminkan mekanisme penggabungan semula: n=1 untuk arus resapan ideal, n=2 apabila penggabungan semula di kawasan penyusutan mendominasi. Semakin besar n, semakin berat kehilangan penggabungan semula di bawah cahaya rendah. Struktur sentuhan pasif TOPCon memberikan n≈1.1-1.2, simpang PN interdigitated belakang BC mempunyai lebih banyak saluran penggabungan semula antara muka pada n≈1.2-1.4, dan pasif silikon amorfus HJT cemerlang pada n≈1.0-1.1.
Rintangan siri Rs kurang penting di sini. Kehilangan kuasa merentasi Rs ialah I²R; di bawah cahaya rendah arus adalah kecil, jadi kesan relatifnya menjadi lemah.
Mengapa BC Lebih Lemah di Bawah Cahaya Rendah: Sebab Struktur
BC meletakkan kedua-dua elektrod positif dan negatif di belakang, memerlukan banyak parit pengasingan antara kawasan P⁺ dan N⁺ untuk mencapai pemisahan elektrik. Parit ini membawa dua masalah:
Risiko kebocoran tepi: Penggoresan parit boleh merosakkan substrat silikon dan membentuk laluan kebocoran. Satu permukaan belakang BC mempunyai beratus-ratus parit pengasingan, setiap satunya adalah laluan kebocoran yang berpotensi.
Penggabungan semula antara muka: Kawasan antara muka P⁺/N⁺ struktur interdigitated belakang menjadi lebih besar, menambah pusat penggabungan semula dan mendorong faktor idealiti n lebih tinggi.
Ini adalah cabaran struktur yang wujud, bukan persoalan "siapa yang melakukannya dengan buruk." Pengoptimuman proses (mengawal morfologi parit, memperbaiki lapisan pasif) boleh membantu, tetapi struktur meletakkan BC pada kelemahan semula jadi dalam hal ini.
Sebab HJT berprestasi terbaik di bawah cahaya rendah adalah sebaliknya: lapisan pasif silikon amorfus intrinsik i-a-Si:H memberikan pasif permukaan yang cemerlang, ketumpatan keadaan antara muka yang rendah, Rsh tertinggi, dan faktor idealiti terkecil.
Bukti Lapangan: TOPCon Mengatasi BC dalam Output Per-Watt di Bawah Cahaya Rendah
Data lapangan dari beberapa institut ujian menunjukkan arah yang konsisten:
| Institut Ujian | Lokasi | Senario | Keuntungan Cahaya Rendah TOPCon vs BC |
|---|---|---|---|
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Tempoh cahaya rendah pagi/petang | Mendung +3.89%, cerah +2.33% |
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Sinaran sangat rendah (0-100 W/m²) | +4.38% |
| TÜV Nord | Kagoshima, Jepun | <400 W/m² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | Chengdu | 90% hari mendung/hujan | +2.37%, puncak pagi/petang +7.18% |
| CGC | Hainan | 127 hari termasuk 76 hari hujan | +7.83% |
| State Grid | Zhangbei | 200 W/m² | +2.6% |
Dalam keadaan cahaya rendah, output per watt TOPCon melebihi BC, dan semakin rendah sinaran, semakin besar jurangnya.
Tetapi variasi dalam laluan teknologi yang sama juga besar. Ujian perbandingan pelbagai pembekal oleh Carbon Search Evaluation Lab menunjukkan produk BC kehilangan 2.78% hingga 6.57% pada sinaran rendah 200 W/m², manakala TOPCon antara 2.14% hingga 4.72%. Jurang antara "produk terbaik" ketiga-tiga teknologi adalah lebih kecil daripada jurang antara "produk baik vs. produk buruk" dalam laluan yang sama.
Kesimpulan pengeluaran: semasa memilih, tahap proses pengilang sama pentingnya dengan pilihan laluan teknologi.
Jangan Kelirukan Pekali Suhu Dengan Tindak Balas Cahaya Rendah
Pekali suhu dan tindak balas cahaya rendah adalah dua parameter bebas, tetapi mudah dikelirukan.
| Parameter | Senario Berkaitan | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| Pekali suhu | Senario suhu tinggi (modul >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| Tindak balas cahaya rendah | Senario sinaran rendah (<400 W/m²) | Terbaik | Baik | Lebih lemah |
Pada hari musim panas yang mendung dan panas, suhu tinggi dan cahaya rendah bertindih, dan HJT mendahului dalam kedua-duanya, menggandakan kelebihannya. Pada hari musim sejuk yang mendung dan sejuk, suhu rendah mengurangkan pengaruh pekali suhu, dan tindak balas cahaya rendah menjadi utama. Jangan gunakan pekali suhu untuk menerangkan prestasi cahaya rendah, dan jangan inferens pekali suhu daripada prestasi cahaya rendah—ia adalah dua kuantiti fizik yang berbeza.
Pengoptimuman cahaya rendah dan rintangan UVID tidak semestinya saling eksklusif secara fizikal. Cahaya rendah bergantung pada mekanisme kehilangan elektrik (Rsh, n), manakala UVID bergantung pada kestabilan bahan (ikatan kimia lapisan pasif, filem enkapsulan). Kedua-duanya boleh diperbaiki secara berasingan melalui pengoptimuman bebas.
Cara Menilai Kualiti Cahaya Rendah Sel di Barisan Pengeluaran
Penunjuk paling langsung: rintangan shunt Rsh.
Dalam ujian I-V, semakin tinggi Rsh sel, semakin besar kemungkinan ia berprestasi baik di bawah cahaya rendah. Jika satu kelompok menunjukkan taburan Rsh yang luas dengan bahagian sel Rsh rendah yang tinggi, output cahaya rendah pasti akan terjejas.
Nota khas untuk barisan BC: sel yang menunjukkan bintik terang tidak normal di kawasan parit pengasingan pada imej EL berkemungkinan mempunyai Rsh rendah. Ini sepadan dengan "kebocoran tepi parit" yang disebut sebelum ini—masalah yang struktur ini secara semula jadi terdedah.
Barisan TOPCon: Rsh melebihi 1000 Ω·cm² biasanya normal; di bawah 500 memerlukan penyiasatan pengasingan tepi atau lubang jarum dalam lapisan pasif. Sel dengan tingkah laku cahaya rendah yang cemerlang biasanya menunjukkan Rsh melebihi 3000.
Barisan HJT: Rsh secara semula jadi tinggi, dan melebihi 5000 adalah biasa. Tetapi Rsh rendah pada sel HJT biasanya bermakna sesuatu telah salah pada antara muka TCO dan a-Si:H.
Ringkasan
Buku fizik tindak balas cahaya rendah: HJT terbaik, TOPCon baik, BC menghadapi cabaran struktur. Buku lapangan: di bawah cahaya rendah, output per-watt TOPCon benar-benar melebihi BC, dan semakin rendah sinaran, semakin lebar jurang. Tetapi jangan menilai berdasarkan laluan teknologi sahaja—jurang antara produk baik dan buruk pada laluan yang sama lebih besar daripada jurang antara laluan.
Sumber data: Ujian lapangan CPVT Yinchuan (2025), ujian lapangan TÜV Nord Kagoshima, ujian lapangan TÜV Rheinland Chengdu, ujian lapangan CGC Hainan, ujian lapangan State Grid Zhangbei, ujian perbandingan pelbagai pembekal Carbon Search Evaluation Lab (2025).
Pandangan Ooitech: Output cahaya rendah sebenar, bukan kecekapan papan nama, adalah ukuran sebenar sel suria, dan rintangan shunt adalah faktor tunggal yang paling menentukannya.
