Low-Light Performance Showdown: TOPCon, BC, at HJT na Sinusuportahan ng Real-World Data
Talaan ng Nilalaman
Panimula
Ang nameplate power ay isang rated na halaga; ang tugon sa mababang liwanag ay tunay na pagganap. Sa karamihan ng mga rehiyon sa mundo, ang irradiance ay nananatiling mas mababa sa 1000 W/m² nang higit sa 90% ng oras. Dalawa o tatlong oras lamang sa paligid ng solar noon ang malapit sa mga kondisyon ng STC. Pagsikat ng araw, paglubog ng araw, maulap na kalangitan, ulan—ang mga cell ay gumugugol ng karamihan ng kanilang working life sa ilalim ng mababang liwanag. Ang mataas na rated efficiency ay hindi garantiya ng mataas na real-world output. Ngayon ay susuriin natin ang tugon sa mababang liwanag: sino ang panalo sa pisika, sino ang mas malakas sa field, at kung paano husgahan ang kalidad ng mababang liwanag ng isang cell mismo sa linya ng produksyon.
Ang Pisika ng Tugon sa Mababang Liwanag: Sino ang Mas Kaunting Tumagas at Nagrecombine
Mula sa diode equivalent circuit, ang ugat na dahilan ng pagbaba ng efficiency sa ilalim ng mababang liwanag ay simple: ang photogenerated current ay lumiliit, ngunit ang leakage at recombination ay hindi lumiliit nang proporsyonal, kaya ang kanilang relatibong bahagi ay lumalaki.
Ang pinakamahalagang factor: shunt resistance Rsh
Sa ilalim ng mababang liwanag, ang photogenerated current ay bumababa nang husto, ngunit ang leakage current ay nananatiling halos pare-pareho (depende ito sa boltahe at Rsh). Ang mas malaking bahagi ng leakage current ay humihila pababa sa Voc, na humihila pababa sa FF, na nagpapababa ng efficiency.
Kung mas mataas ang Rsh (mas maliit ang leakage), mas maganda ang tugon sa mababang liwanag. Ito ang pangunahing pisikal na factor.
| Uri ng Cell | Mga Katangian ng Rsh | Pagganap sa Mababang Liwanag |
|---|---|---|
| HJT | i-a-Si:H passivation layer na may mahusay na insulation, napakababang interface recombination | Pinakamahusay |
| TOPCon | Positive at negative poles na nahati sa harap at likod, kakaunting edge isolation zones, kontroladong leakage paths | Mabuti |
| BC | Interdigitated na istraktura sa likuran, maraming P⁺/N⁺ isolation trenches, tumaas ang panganib ng edge leakage | Mas mahina |
Pangalawang salik: ideality factor n
Ang ideality factor ay sumasalamin sa recombination mechanism: n=1 para sa ideal diffusion current, n=2 kapag nangingibabaw ang depletion-region recombination. Kung mas malaki ang n, mas mabigat ang recombination loss sa ilalim ng mahinang liwanag. Ang passivated contact structure ng TOPCon ay nagbibigay ng n≈1.1-1.2, ang rear interdigitated PN junction ng BC ay may mas maraming interface recombination channels sa n≈1.2-1.4, at ang amorphous-silicon passivation ng HJT ay mahusay sa n≈1.0-1.1.
Ang series resistance Rs ay hindi gaanong mahalaga dito. Ang power loss sa Rs ay I²R; sa ilalim ng mahinang liwanag, maliit ang current, kaya humihina ang relatibong epekto nito.
Bakit Mas Mahina ang BC sa Mahinang Liwanag: Isang Structural na Dahilan
Ang BC ay naglalagay ng parehong positive at negative electrodes sa likuran, na nangangailangan ng maraming isolation trenches sa pagitan ng P⁺ at N⁺ regions upang makamit ang electrical separation. Ang mga trenches na ito ay nagdudulot ng dalawang problema:
Panganib ng edge leakage: Ang pag-ukit ng trench ay maaaring makasira sa silicon substrate at bumuo ng mga leakage path. Ang isang solong BC rear surface ay may daan-daang isolation trenches, bawat isa ay potensyal na leakage route.
Interface recombination: Ang P⁺/N⁺ interface area ng rear interdigitated structure ay lumalaki, nagdaragdag ng recombination centers at itinutulak ang ideality factor n na mas mataas.
Ito ay isang likas na structural na hamon, hindi isang tanong kung 'sino ang gumawa nito nang masama.' Ang process optimization (pagkontrol sa trench morphology, pagpapabuti ng passivation layers) ay makakatulong, ngunit ang istraktura ay naglalagay sa BC sa isang natural na disadvantage sa puntong ito.
Ang dahilan kung bakit pinakamahusay ang HJT sa ilalim ng mahinang liwanag ay ang kabaligtaran: ang intrinsic amorphous-silicon i-a-Si:H passivation layer ay naghahatid ng pambihirang surface passivation, mababang interface state density, pinakamataas na Rsh, at pinakamaliit na ideality factor.
Field Evidence: Tinalo ng TOPCon ang BC sa Per-Watt Output sa Ilalim ng Mahinang Liwanag
Ang field data mula sa ilang test institutes ay tumuturo sa isang pare-parehong direksyon:
| Test Institute | Lokasyon | Scenario | TOPCon vs BC Low-Light Gain |
|---|---|---|---|
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Morning/evening low-light periods | Maulap +3.89%, maaraw +2.33% |
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Napakababang irradiance (0-100 W/m²) | +4.38% |
| TÜV Nord | Kagoshima, Japan | <400 W/m² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | Chengdu | 90% maulap/maulan na araw | +2.37%, peak ng umaga/gabi +7.18% |
| CGC | Hainan | 127 araw kasama ang 76 na araw ng ulan | +7.83% |
| State Grid | Zhangbei | 200 W/m² | +2.6% |
Sa ilalim ng mababang liwanag, ang output bawat watt ng TOPCon ay lumalampas sa BC, at mas mababa ang irradiance, mas malawak ang agwat.
Ngunit malaki rin ang pagkakaiba-iba sa loob ng parehong teknolohiya. Ang multi-supplier comparison testing ng Carbon Search Evaluation Lab ay nagpapakita na ang mga produkto ng BC ay natalo ng 2.78% hanggang 6.57% sa 200 W/m² mababang irradiance, habang ang TOPCon ay mula 2.14% hanggang 4.72%. Ang agwat sa pagitan ng "pinakamahusay na produkto" ng tatlong teknolohiya ay mas maliit kaysa sa agwat sa pagitan ng "magandang produkto vs. mahinang produkto" sa loob ng parehong ruta.
Pangunahing aral: kapag pumipili, ang antas ng proseso ng isang tagagawa ay kasinghalaga ng pagpili ng ruta ng teknolohiya.
Huwag Ipagkamali ang Temperature Coefficient sa Low-Light Response
Ang temperature coefficient at low-light response ay dalawang independiyenteng parameter, ngunit madali silang mapagkamalan.
| Parameter | Kaugnay na Sitwasyon | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| Temperature coefficient | Mataas na temperatura na sitwasyon (module >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| Low-light response | Mababang irradiance na sitwasyon (<400 W/m²) | Pinakamahusay | Mabuti | Mas mahina |
Sa isang mainit, maulap na araw ng tag-init, ang mataas na temperatura at mababang liwanag ay nagsasama, at ang HJT ay nangunguna sa pareho, pinapalaki ang kalamangan nito. Sa isang malamig, maulap na araw ng taglamig, binabawasan ng mababang temperatura ang impluwensya ng temperature coefficient, at ang low-light response ang nangunguna. Huwag gamitin ang temperature coefficient upang ipaliwanag ang low-light performance, at huwag hulaan ang temperature coefficient mula sa low-light performance—ang mga ito ay dalawang magkaibang pisikal na dami.
Ang low-light optimization at UVID resistance ay hindi likas na pisikal na magkasalungat. Ang low light ay nakadepende sa electrical loss mechanisms (Rsh, n), habang ang UVID ay nakadepende sa material stability (passivation-layer chemical bonds, encapsulant film). Ang dalawa ay maaaring pagbutihin nang hiwalay sa pamamagitan ng independent optimization.
Paano Huhusgahan ang Low-Light Quality ng Cell sa Production Line
Ang pinakadirektang indicator: shunt resistance Rsh.
Sa I-V testing, mas mataas ang Rsh ng cell, mas malamang na maganda ang performance nito sa low light. Kung ang isang batch ay may malawak na distribusyon ng Rsh na may mataas na proporsyon ng mababang Rsh na cell, tiyak na magdurusa ang low-light output.
Espesyal na tala para sa BC lines: ang mga cell na nagpapakita ng abnormal na bright spots sa isolation-trench regions sa EL images ay malamang na may mababang Rsh. Ito ay tumutugma sa "trench edge leakage" na nabanggit kanina—isang problemang natural na madaling kapitan ng istraktura.
TOPCon lines: ang Rsh na higit sa 1000 Ω·cm² ay karaniwang normal; ang mas mababa sa 500 ay nangangailangan ng pagsisiyasat sa edge isolation o pinholes sa passivation layer. Ang mga cell na may mahusay na low-light behavior ay karaniwang nagpapakita ng Rsh na higit sa 3000.
HJT lines: natural na mataas ang Rsh, at karaniwan ang higit sa 5000. Ngunit ang mababang Rsh sa isang HJT cell ay karaniwang nangangahulugan na may mali sa TCO at a-Si:H interface.
Buod
Ang physics ledger ng low-light response: HJT ang pinakamahusay, maganda ang TOPCon, nahaharap ang BC sa mga structural challenges. Ang field ledger: sa low light, ang per-watt output ng TOPCon ay talagang lumalampas sa BC, at mas mababa ang irradiance, mas malawak ang agwat. Ngunit huwag husgahan batay sa technology route lamang—ang agwat sa pagitan ng maganda at mahinang produkto sa parehong ruta ay mas malaki pa kaysa sa agwat sa pagitan ng mga ruta.
Mga pinagmulan ng datos: CPVT Yinchuan field test (2025), TÜV Nord Kagoshima field test, TÜV Rheinland Chengdu field test, CGC Hainan field test, State Grid Zhangbei field test, Carbon Search Evaluation Lab multi-supplier comparison testing (2025).
Pananaw ng Ooitech: Ang tunay na low-light output, hindi ang nameplate efficiency, ang tunay na sukatan ng isang solar cell, at ang shunt resistance ang nag-iisang salik na pinakamahalaga dito.
