Lågljusprestanda-duell: TOPCon, BC och HJT med verkliga data
Innehållsförteckning
Introduktion
Märkeffekt är ett nominellt värde; svagt ljus-respons är verklig prestanda. I de flesta regioner i världen ligger bestrålningen under 1000 W/m² under över 90 % av tiden. Endast två eller tre timmar runt solmiddag närmar sig STC-förhållanden. Soluppgång, solnedgång, molnigt väder, regn – celler tillbringar större delen av sin arbetstid under svagt ljus. Hög nominell effektivitet garanterar inte hög verklig uteffekt. Idag bryter vi ner svagt ljus-respons: vem vinner på fysik, vem visar sig starkare i fältet och hur man bedömer en cells svagt ljus-kvalitet direkt på produktionslinjen.
Fysiken bakom svagt ljus-respons: Vem läcker och rekombinerar mindre
Från den ekvivalenta diodkretsen är grundorsaken till effektivitetsförlust under svagt ljus enkel: den fotogenererade strömmen krymper, men läckage och rekombination krymper inte proportionellt, så deras relativa andel ökar.
Den mest kritiska faktorn: shuntresistans Rsh
Under svagt ljus sjunker den fotogenererade strömmen kraftigt, men läckströmmen förblir ungefär konstant (den beror på spänning och Rsh). En större andel läckström drar ner Voc, vilket drar ner FF, vilket sänker effektiviteten.
Ju högre Rsh (desto mindre läckage), desto bättre svagt ljus-respons. Detta är den centrala fysikaliska faktorn.
| Celltyp | Rsh-egenskaper | Svagt ljus-prestanda |
|---|---|---|
| HJT | i-a-Si:H-passiveringsskikt med utmärkt isolering, extremt låg gränsytrekombination | Bäst |
| TOPCon | Positiva och negativa poler delade över fram- och baksida, få kantisoleringszoner, kontrollerbara läckvägar | Bra |
| BC | Bakre interdigiterad struktur, många P⁺/N⁺ isoleringsdiken, ökad risk för kantläckage | Svagare |
Sekundär faktor: idealitetsfaktor n
Idealfaktorn reflekterar rekombinationsmekanismen: n=1 för ideal diffusionsström, n=2 när utarmningsområdesrekombination dominerar. Ju större n, desto tyngre rekombinationsförlust under svagt ljus. TOPCon:s passiverade kontaktstruktur ger n≈1,1-1,2, BC:s bakre interdigiterade PN-övergång har fler gränsytrekombinationskanaler vid n≈1,2-1,4, och HJT:s amorfa kiselpassivering utmärker sig med n≈1,0-1,1.
Serieresistans Rs spelar mindre roll här. Effektförlust över Rs är I²R; under svagt ljus är strömmen liten, så dess relativa påverkan minskar.
Varför BC är svagare under svagt ljus: En strukturell orsak
BC placerar både positiva och negativa elektroder på baksidan, vilket kräver många isoleringsdiken mellan P⁺- och N⁺-regionerna för att uppnå elektrisk separation. Dessa diken medför två problem:
Risk för kantläckage: Diketning kan skada kiselsubstratet och bilda läckagevägar. En enda BC-baksida har hundratals isoleringsdiken, varje ett potentiellt läckage.
Gränsytrekombination: P⁺/N⁺-gränsytarean hos den bakre interdigiterade strukturen växer, vilket tillför rekombinationscentra och driver idealitetsfaktorn n högre.
Detta är en inneboende strukturell utmaning, inte en fråga om "vem som gjorde det dåligt." Processoptimering (kontroll av dikets morfologi, förbättring av passiveringsskikt) kan hjälpa, men strukturen ger BC en naturlig nackdel på denna punkt.
Anledningen till att HJT presterar bäst under svagt ljus är motsatsen: det inneboende amorfa kiselpassiveringsskiktet i-a-Si:H ger utmärkt ytpassivering, låg gränsytetäthet, högst Rsh och minst idealitetsfaktor.
Fältbevis: TOPCon slår BC i wattproduktion under svagt ljus
Fältdata från flera testinstitut pekar i en konsekvent riktning:
| Testinstitut | Plats | Scenario | TOPCon vs BC lågljusförstärkning |
|---|---|---|---|
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Morgon/kväll lågljusperioder | Mulet +3,89%, soligt +2,33% |
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Extremt låg bestrålning (0-100 W/m²) | +4.38% |
| TÜV Nord | Kagoshima, Japan | <400 W/m² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | Chengdu | 90% mulna/regniga dagar | +2,37%, morgon/kvällstopp +7,18% |
| CGC | Hainan | 127 dagar inklusive 76 regndagar | +7.83% |
| State Grid | Zhangbei | 200 W/m² | +2.6% |
Under svaga ljusförhållanden överstiger TOPCon:s effekt per watt BC:s, och ju lägre bestrålning, desto större skillnad.
Men variationen inom samma teknikväg är också stor. Multi-leverantörs jämförelsetester av Carbon Search Evaluation Lab visar att BC-produkter förlorar 2,78% till 6,57% vid 200 W/m² låg bestrålning, medan TOPCon varierar från 2,14% till 4,72%. Skillnaden mellan de "bästa produkterna" från de tre teknikerna är mindre än skillnaden mellan "bra produkter vs. dåliga produkter" inom samma väg.
Produktionsslutsats: vid val spelar en tillverkares processnivå lika stor roll som valet av teknikväg.
Blanda inte ihop temperaturkoefficient med svagljusrespons
Temperaturkoefficient och svagljusrespons är två oberoende parametrar, men de blandas lätt ihop.
| Parameter | Relevant scenario | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| Temperaturkoefficient | Högtemperaturs-scenarier (modul >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| Svagljusrespons | Lågbestrålningsscenarier (<400 W/m²) | Bäst | Bra | Svagare |
En varm, mulen sommardag kombineras hög temperatur och lågt ljus, och HJT leder på båda, vilket förstärker dess fördel. En kall, mulen vinterdag minskar låg temperatur temperaturkoefficientens påverkan, och svagljusresponsen tar över. Använd inte temperaturkoefficienten för att förklara svagljusprestanda, och dra inte slutsatser om temperaturkoefficienten från svagljusprestanda – de är två distinkta fysikaliska storheter.
Lågljusoptimering och UVID-resistens är inte heller i sig fysiskt ömsesidigt uteslutande. Lågt ljus beror på elektriska förlustmekanismer (Rsh, n), medan UVID beror på materialstabilitet (passiveringsskiktets kemiska bindningar, inkapslingsfilm). De två kan förbättras separat genom oberoende optimering.
Hur man bedömer en cells lågljuskvalitet på produktionslinjen
Den mest direkta indikatorn: shuntresistans Rsh.
Vid I-V-testning, ju högre Rsh en cell har, desto mer sannolikt presterar den bra under lågt ljus. Om en batch visar en bred Rsh-fördelning med en hög andel celler med låg Rsh, kommer lågljuseffekten säkert att bli lidande.
Särskild anmärkning för BC-linjer: celler som visar onormala ljusa fläckar i isoleringsdikesområdena på EL-bilder har sannolikt låg Rsh. Detta motsvarar det tidigare nämnda "dikeskantläckaget" – ett problem som strukturen naturligt är benägen för.
TOPCon-linjer: Rsh över 1000 Ω·cm² är i allmänhet normalt; under 500 kräver undersökning av kantisolering eller hål i passiveringsskiktet. Celler med utmärkt lågljusbeteende har vanligtvis Rsh över 3000.
HJT-linjer: Rsh är naturligt hög, och över 5000 är vanligt. Men en låg Rsh på en HJT-cell innebär vanligtvis att något har gått fel vid TCO- och a-Si:H-gränssnittet.
Sammanfattning
Fysikens bokslut för lågljussvar: HJT är bäst, TOPCon är bra, BC står inför strukturella utmaningar. Fältets bokslut: under lågt ljus överträffar TOPCon verkligen BC i watt per watt, och ju lägre bestrålning, desto större gap. Men döm inte enbart efter teknikväg – gapet mellan bra och dåliga produkter på samma väg är ännu större än gapet mellan vägarna.
Datakällor: CPVT Yinchuan fälttest (2025), TÜV Nord Kagoshima fälttest, TÜV Rheinland Chengdu fälttest, CGC Hainan fälttest, State Grid Zhangbei fälttest, Carbon Search Evaluation Lab multi-leverantörs jämförelsetest (2025).
Ooitechs syn: Verklig lågljuseffekt, inte märkplåtens verkningsgrad, är det sanna måttet på en solcell, och shuntresistans är den enskilda faktor som avgör det mest.
