Төмен жарық жағдайындағы өнімділік бәсекесі: TOPCon, BC және HJT нақты деректермен
Кіріспе
Номиналды қуат – бағаланған мән; төмен жарық реакциясы – нақты өнімділік. Әлемнің көптеген аймақтарында сәулелену уақыттың 90% -дан астамында 1000 Вт/м² төмен болады. Күн түскі уақыттың айналасындағы екі-үш сағат қана STC шарттарына жақындайды. Күн шығуы, күн батуы, бұлтты аспан, жаңбыр – элементтер жұмыс уақытының көп бөлігін төмен жарықта өткізеді. Жоғары номиналды тиімділік нақты өнімділікке кепілдік бермейді. Бүгін біз төмен жарық реакциясын талдаймыз: физика бойынша кім жеңеді, далада кім күштірек, және өндіріс желісінде элементтің төмен жарық сапасын қалай бағалау керек.
Төмен жарық реакциясының физикасы: Кім аз ағып кетеді және рекомбинацияланады
Диодтың эквивалентті тізбегінен төмен жарықта тиімділіктің төмендеуінің түпкі себебі қарапайым: фототудырылған ток азаяды, бірақ ағып кету және рекомбинация пропорционалды түрде азаймайды, сондықтан олардың салыстырмалы үлесі өседі.
Ең маңызды фактор: шунт кедергісі Rsh
Төмен жарықта фототудырылған ток күрт төмендейді, бірақ ағып кету тогы шамамен тұрақты болып қалады (ол кернеу мен Rsh-ке байланысты). Ағып кету тогының үлкен үлесі Voc-ты төмендетеді, бұл FF-ті төмендетеді, бұл тиімділікті төмендетеді.
Rsh неғұрлым жоғары болса (ағып кету неғұрлым аз болса), төмен жарық реакциясы соғұрлым жақсы болады. Бұл негізгі физикалық фактор.
| Ұяшық түрі | Rsh сипаттамалары | Төмен жарықтағы өнімділік |
|---|---|---|
| HJT | i-a-Si:H пассивация қабаты тамаша оқшаулаумен, өте төмен интерфейстік рекомбинациямен | Ең жақсы |
| TOPCon | Оң және теріс полюстер алдыңғы және артқы жақтарға бөлінген, аз шеткі оқшаулау аймақтары, басқарылатын ағып кету жолдары | Жақсы |
| BC | Артқы аралас құрылым, көптеген P⁺/N⁺ оқшаулау траншеялары, шеткі ағып кету қаупі жоғары | Әлсіз |
Қосалқы фактор: идеалдылық коэффициенті n
Идеалдылық коэффициенті рекомбинация механизмін көрсетеді: n=1 идеалды диффузиялық ток үшін, n=2 кезінде бөгет аймағында рекомбинация басым болады. n неғұрлым үлкен болса, соғұрлым төмен жарықта рекомбинациялық шығын жоғары болады. TOPCon пассивтелген контактілі құрылымы n≈1.1-1.2 береді, BC артқы аралас PN өткелінде көбірек интерфейстік рекомбинация арналары бар, n≈1.2-1.4, ал HJT аморфты кремний пассивациясы n≈1.0-1.1 кезінде тамаша.
Тізбекті кедергі Rs мұнда маңызды емес. Rs бойынша қуат шығыны I²R; төмен жарықта ток аз, сондықтан оның салыстырмалы әсері әлсірейді.
Неліктен BC төмен жарықта әлсіз: құрылымдық себеп
BC оң және теріс электродтарды артқы жағына орналастырады, бұл P⁺ және N⁺ аймақтары арасында электрлік бөлуге қол жеткізу үшін көптеген оқшаулау траншеяларын қажет етеді. Бұл траншеялар екі мәселе әкеледі:
Шеткі ағып кету қаупі: Траншеяларды ою кремний субстратын зақымдап, ағып кету жолдарын құруы мүмкін. Бір BC артқы бетінде жүздеген оқшаулау траншеялары бар, олардың әрқайсысы ықтимал ағып кету жолы болып табылады.
Интерфейстік рекомбинация: Артқы аралас құрылымның P⁺/N⁺ интерфейс аймағы үлкейеді, рекомбинация орталықтарын қосып, идеалдылық коэффициентін n жоғарылатады.
Бұл туа біткен құрылымдық қиындық, «кім нашар жасады» деген сұрақ емес. Процесті оңтайландыру (траншея морфологиясын бақылау, пассивация қабаттарын жақсарту) көмектесе алады, бірақ құрылым BC-ны осы тұрғыдан табиғи кемшілікке ұшыратады.
HJT төмен жарықта ең жақсы өнімділік көрсетуінің себебі керісінше: ішкі аморфты кремний i-a-Si:H пассивация қабаты тамаша беттік пассивацияны, төмен интерфейс күйінің тығыздығын, ең жоғары Rsh және ең кіші идеалдылық коэффициентін қамтамасыз етеді.
Далалық дәлел: TOPCon төмен жарықта ватт-өнімділік бойынша BC-ны жеңеді
Бірнеше сынақ институттарының далалық деректері бір бағытты көрсетеді:
| Сынақ институты | Орналасқан жері | Сценарий | TOPCon vs BC төмен жарықтағы өсім |
|---|---|---|---|
| CPVT | Иньчуань, Нинся | Таңертеңгі/кешкі төмен жарық кезеңдері | Бұлтты +3.89%, күн ашық +2.33% |
| CPVT | Иньчуань, Нинся | Төмен радиация (0-100 Вт/м²) | +4.38% |
| TÜV Nord | Кагошима, Жапония | <400 Вт/м² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | Чэнду | 90% бұлтты/жаңбырлы күндер | +2.37%, таңертеңгі/кешкі шың +7.18% |
| CGC | Хайнань | 127 күн, оның ішінде 76 жаңбырлы күн | +7.83% |
| State Grid | Чжанбэй | 200 Вт/м² | +2.6% |
Төмен жарық жағдайында TOPCon-ның бір ваттқа өнімділігі BC-ден жоғары, ал радиация неғұрлым төмен болса, айырмашылық соғұрлым үлкен.
Бірақ бір технологиялық бағыт ішіндегі вариация да үлкен. Carbon Search Evaluation Lab зертханасының көп жеткізушілерді салыстыру сынағы BC өнімдерінің 2.78% - 6.57% 200 Вт/м² төмен радиацияда жоғалтатынын көрсетті, ал TOPCon диапазоны 2.14% - 4.72%. Үш технологияның «ең жақсы өнімдері» арасындағы айырмашылық бір бағыттағы «жақсы өнімдер мен нашар өнімдер» арасындағы айырмашылықтан аз.
Өндірістік қорытынды: таңдау кезінде өндірушінің процесстік деңгейі технологиялық бағытты таңдау сияқты маңызды.
Температура коэффициентін төмен жарық реакциясымен шатастырмаңыз
Температура коэффициенті мен төмен жарық реакциясы екі тәуелсіз параметр, бірақ оларды жиі шатастырады.
| Параметр | Қатысты сценарий | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| Температура коэффициенті | Жоғары температура сценарийлері (модуль >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| Төмен жарық реакциясы | Төмен радиация сценарийлері (<400 Вт/м²) | Ең жақсы | Жақсы | Әлсіз |
Ыстық, бұлтты жазғы күні жоғары температура мен төмен жарық бірігіп, HJT екеуінде де артықшылыққа ие, бұл оның артықшылығын күшейтеді. Суық, бұлтты қысқы күні төмен температура температура коэффициентінің әсерін азайтады, ал төмен жарық реакциясы басты рөлге ие болады. Температура коэффициентін төмен жарық өнімділігін түсіндіру үшін қолданбаңыз және төмен жарық өнімділігінен температура коэффициентін шығармаңыз - бұл екі түрлі физикалық шама.
Төмен жарықты оңтайландыру және УКҚ-ға төзімділік өзара физикалық тұрғыдан міндетті түрде бір-бірін жоққа шығармайды. Төмен жарық электрлік жоғалту механизмдеріне (Rsh, n) байланысты, ал УКҚ-ға төзімділік материалдың тұрақтылығына (пассивация қабатының химиялық байланыстары, инкапсулянт пленкасы) байланысты. Екеуін де тәуелсіз оңтайландыру арқылы бөлек жақсартуға болады.
Өндіріс желісінде элементтің төмен жарық сапасын қалай бағалауға болады
Ең тікелей көрсеткіш: шунт кедергісі Rsh.
I-V сынауында элементтің Rsh мәні неғұрлым жоғары болса, оның төмен жарықта жақсы жұмыс істеу ықтималдығы соғұрлым жоғары. Егер партияда Rsh таралуы кең болса және төмен Rsh элементтерінің үлесі жоғары болса, төмен жарықтағы өнімділік міндетті түрде зардап шегеді.
BC желілеріне арналған ерекше ескерту: EL кескіндерінде оқшаулау траншеясы аймақтарында аномальды жарқын дақтар көрсететін элементтердің Rsh төмен болуы ықтимал. Бұл бұрын айтылған «траншея шетінен ағып кетуге» сәйкес келеді — құрылым табиғи түрде бейім болатын мәселе.
TOPCon желілері: Rsh 1000 Ω·см² жоғары болуы қалыпты; 500-ден төмен болса, шеткі оқшаулауды немесе пассивация қабатындағы тесіктерді тексеру қажет. Төмен жарықта тамаша мінез-құлық көрсететін элементтердің Rsh әдетте 3000-нан жоғары.
HJT желілері: Rsh табиғи түрде жоғары, 5000-нан жоғары болуы жиі кездеседі. Бірақ HJT элементінде төмен Rsh әдетте TCO және a-Si:H интерфейсінде бірдеңе дұрыс емес екенін білдіреді.
Қорытынды
Төмен жарық реакциясының физикалық есебі: HJT ең жақсы, TOPCon жақсы, BC құрылымдық қиындықтарға тап болады. Далалық есеп: төмен жарықта TOPCon-ның ваттқа шаққандағы өнімділігі шынымен де BC-ден асып түседі, ал сәулелену неғұрлым төмен болса, айырмашылық соғұрлым үлкен болады. Бірақ тек технологиялық бағыт бойынша бағаламаңыз — бір бағыттағы жақсы және нашар өнімдер арасындағы айырмашылық бағыттар арасындағы айырмашылықтан да үлкен.
Деректер көздері: CPVT Yinchuan далалық сынағы (2025), TÜV Nord Kagoshima далалық сынағы, TÜV Rheinland Chengdu далалық сынағы, CGC Hainan далалық сынағы, State Grid Zhangbei далалық сынағы, Carbon Search Evaluation Lab көп жеткізушілік салыстырмалы сынағы (2025).
Ooitech көзқарасы: Нақты төмен жарық өнімділігі, атаулы тиімділік емес, күн элементінің шынайы өлшемі болып табылады, ал шунт кедергісі оны ең көп анықтайтын жалғыз фактор.
