Lågljusprestanda-duell: TOPCon, BC och HJT med verkliga data
Introduktion
Märkeffekt är ett nominellt värde; svagljusrespons 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 svagljusrespons: vem vinner på fysik, vem visar sig starkare i fältet och hur man bedömer en cells svagljuskvalitet direkt på produktionslinjen.
Fysiken bakom svagljusrespons: 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 svagljusrespons. Detta är den centrala fysikaliska faktorn.
| Celltyp | Rsh-egenskaper | Svagljusprestanda |
|---|---|---|
| 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 | Interdigiterad bakstruktur, 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 interdigiterade PN-övergång har fler gränsytorekombinationskanaler 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 läckvägar. En enda BC-baksida har hundratals isoleringsdiken, varje ett potentiellt läckage.
Gränsytorekombination: P⁺/N⁺-gränsytarean hos den interdigiterade bakstrukturen 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 överträffar TOPCon:s effekt per watt BC, och ju lägre bestrålning, desto större skillnad.
Men variationen inom samma teknikväg är också stor. Multi-leverantörs jämförelsetester från 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 teknologierna är mindre än skillnaden mellan "bra produkter vs. dåliga produkter" inom samma väg.
Produktionsslutsats: när man väljer är tillverkarens processnivå lika viktig som valet av teknikväg.
Förväxla inte temperaturkoefficient med svagljusrespons
Temperaturkoefficient och svagljusrespons är två oberoende parametrar, men de blandas lätt ihop.
| Parameter | Relevant scenario | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| Temperaturkoefficient | Hög-temperaturscenarier (modul >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| Svagljusrespons | Låg-bestrålningsscenarier (<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.
Optimering för svagt ljus och UVID-resistens är inte heller i sig fysiskt ömsesidigt uteslutande. Svagt 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 kvalitet vid svagt ljus 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 svagt ljus. Om en batch visar en bred Rsh-fördelning med en hög andel celler med låg Rsh, kommer effekten vid svagt ljus definitivt 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 beteende vid svagt ljus visar vanligtvis Rsh över 3000.
HJT-linjer: Rsh är naturligt hög, och över 5000 är vanligt. Men låg Rsh på en HJT-cell innebär vanligtvis att något har gått fel vid TCO- och a-Si:H-gränssnittet.
Sammanfattning
Fysikens bokslut för respons vid svagt ljus: HJT är bäst, TOPCon är bra, BC står inför strukturella utmaningar. Fältets bokslut: under svagt ljus överträffar TOPCon verkligen BC i effekt 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 jämförelsetestning (2025).
Ooitechs syn: Verklig effekt vid svagt ljus, inte märkeffektivitet, är det sanna måttet på en solcell, och shuntresistans är den enskilda faktor som avgör det mest.
