Mashindano ya Utendaji wa Mwanga wa Chini: TOPCon, BC, na HJT Zinazoungwa mkono na Data ya Ulimwengu Halisi
Jedwali la Yaliyomo
Utangulizi
Nguvu ya jina ni thamani iliyokadiriwa; mwitikio wa mwanga hafifu ni utendaji wa ulimwengu halisi. Katika maeneo mengi ya dunia, mionzi ya jua hubaki chini ya 1000 W/m² kwa zaidi ya 90% ya muda. Saa mbili au tatu tu karibu na adhuhuri ya jua hukaribia hali za STC. Macheo, machweo, mawingu, mvua—seli hutumia muda mwingi wa maisha yake ya kazi chini ya mwanga hafifu. Ufanisi wa juu uliokadiriwa hauhakikishi pato la juu la ulimwengu halisi. Leo tunachambua mwitikio wa mwanga hafifu: nani ashinda kwenye fizikia, nani anaonyesha nguvu zaidi shambani, na jinsi ya kuhukumu ubora wa mwanga hafifu wa seli moja kwa moja kwenye mstari wa uzalishaji.
Fizikia ya Mwitikio wa Mwanga Hafifu: Nani Anavuja na Kuungana Upya Kidogo
Kutoka kwenye mzunguko sawa wa diode, sababu kuu ya kushuka kwa ufanisi chini ya mwanga hafifu ni rahisi: mkondo wa photogenerated hupungua, lakini uvujaji na recombination hazipungui kwa uwiano, kwa hivyo sehemu yao ya jamaa inakua.
Sababu muhimu zaidi: upinzani wa shunt Rsh
Chini ya mwanga hafifu mkondo wa photogenerated hupungua kwa kasi, lakini mkondo wa uvujaji unabaki takriban mara kwa mara (unategemea voltage na Rsh). Sehemu kubwa ya mkondo wa uvujaji huvuta Voc chini, ambayo huvuta FF chini, ambayo hupunguza ufanisi.
Kadiri Rsh inavyokuwa juu (kadiri uvujaji unavyokuwa mdogo), ndivyo mwitikio wa mwanga hafifu unavyokuwa bora. Hii ndiyo sababu kuu ya kimwili.
| Aina ya Seli | Sifa za Rsh | Utendaji wa Mwanga Hafifu |
|---|---|---|
| HJT | Safu ya i-a-Si:H ya kupitisha na insulation bora, recombination ya kiolesura cha chini sana | Bora |
| TOPCon | Pole chanya na hasi zimegawanywa mbele na nyuma, maeneo machache ya kutengwa kwa makali, njia za uvujaji zinazodhibitiwa | Nzuri |
| BC | Muundo wa interdigitated wa nyuma, mitaro mingi ya kutengwa ya P⁺/N⁺, hatari ya uvujaji wa makali imeongezeka | Dhaifu |
Sababu ya pili: kipengele cha ideality n
Kipengele cha ideality kinaonyesha utaratibu wa kuungana tena: n=1 kwa mkondo bora wa uenezaji, n=2 wakati kuungana tena kwa eneo la kupungua kunatawala. Kadiri n inavyokuwa kubwa, ndivyo upotevu wa kuungana tena unavyokuwa mkubwa chini ya mwanga mdogo. Muundo wa mawasiliano ya passivated wa TOPCon unatoa n≈1.1-1.2, PN junction ya nyuma ya BC yenye interdigitated ina njia nyingi za kuungana tena kwenye kiolesura kwa n≈1.2-1.4, na passivation ya amorphous-silicon ya HJT inafanya vizuri kwa n≈1.0-1.1.
Upinzani wa mfululizo Rs haujalishi sana hapa. Upotevu wa nguvu kwenye Rs ni I²R; chini ya mwanga mdogo, mkondo ni mdogo, kwa hiyo athari yake ya jamaa inapungua.
Kwa Nini BC Ni Dhaifu Chini ya Mwanga Mdogo: Sababu ya Kimuundo
BC huweka elektrodi zote mbili chanya na hasi nyuma, ikihitaji mitaro mingi ya kutenganisha kati ya maeneo ya P⁺ na N⁺ ili kufikia utengano wa umeme. Mito hii inaleta matatizo mawili:
Hatari ya kuvuja kwa makali: Kuchimba mitaro kunaweza kuharibu substrate ya silicon na kuunda njia za kuvuja. Sehemu moja ya nyuma ya BC ina mamia ya mitaro ya kutenganisha, kila moja ikiwa njia inayowezekana ya kuvuja.
Kuungana tena kwa kiolesura: Eneo la kiolesura cha P⁺/N⁺ la muundo wa interdigitated wa nyuma linakua kubwa, na kuongeza vituo vya kuungana tena na kusukuma kipengele cha ideality n juu.
Hii ni changamoto ya kimuundo ya asili, si swali la "nani alifanya vibaya." Uboreshaji wa mchakato (kudhibiti umbo la mitaro, kuboresha tabaka za passivation) unaweza kusaidia, lakini muundo unaweka BC katika hasara ya asili katika hatua hii.
Sababu HJT inafanya vizuri zaidi chini ya mwanga mdogo ni kinyume: tabaka la passivation la amorphous-silicon asilia i-a-Si:H linatoa passivation bora ya uso, wiani mdogo wa hali ya kiolesura, Rsh ya juu zaidi, na kipengele kidogo cha ideality.
Ushahidi wa Uwanjani: TOPCon Inashinda BC katika Pato kwa Wati Chini ya Mwanga Mdogo
Data ya uwanjani kutoka kwa taasisi kadhaa za majaribio inaelekeza katika mwelekeo thabiti:
| Taasisi ya Majaribio | Mahali | Hali | Faida ya Mwanga Mdogo ya TOPCon dhidi ya BC |
|---|---|---|---|
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Vipindi vya mwanga mdogo asubuhi/jioni | Mawingu +3.89%, jua +2.33% |
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Mwanga mdogo sana (0-100 W/m²) | +4.38% |
| TÜV Nord | Kagoshima, Japan | <400 W/m² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | Chengdu | 90% ya siku za mawingu/mvua | +2.37%, asubuhi/jioni kilele +7.18% |
| CGC | Hainan | Siku 127 ikiwemo siku 76 za mvua | +7.83% |
| State Grid | Zhangbei | 200 W/m² | +2.6% |
Chini ya hali ya mwanga hafifu, pato la kila wati la TOPCon linazidi lile la BC, na kadiri mwanga unavyopungua, ndivyo pengo linavyozidi kuwa kubwa.
Lakini tofauti ndani ya njia moja ya teknolojia pia ni kubwa. Upimaji wa kulinganisha wa wauzaji wengi wa Maabara ya Tathmini ya Carbon Search unaonyesha bidhaa za BC zikipoteza 2.78% hadi 6.57% kwa mwanga hafifu wa 200 W/m², wakati TOPCon inatofautiana kutoka 2.14% hadi 4.72%. Pengo kati ya "bidhaa bora" za teknolojia tatu ni dogo kuliko pengo kati ya "bidhaa nzuri dhidi ya bidhaa duni" ndani ya njia moja.
Jambo la kuchukua kutoka kwa uzalishaji: wakati wa kuchagua, kiwango cha mchakato wa mtengenezaji ni muhimu kama uchaguzi wa njia ya teknolojia.
Usichanganye Mgawo wa Joto na Mwitikio wa Mwanga Hafifu
Mgawo wa joto na mwitikio wa mwanga hafifu ni vigezo viwili vya kujitegemea, lakini vinachanganyika kwa urahisi.
| Kigezo | Hali Inayohusika | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| Mgawo wa joto | Hali za joto la juu (moduli >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| Mwitikio wa mwanga hafifu | Hali za mwanga hafifu (<400 W/m²) | Bora | Nzuri | Dhaifu |
Siku ya joto na mawingu ya kiangazi, joto la juu na mwanga hafifu hujumlishwa, na HJT inaongoza kwa zote mbili, ikiongeza faida yake. Siku ya baridi na mawingu ya majira ya baridi, joto la chini hupunguza ushawishi wa mgawo wa joto, na mwitikio wa mwanga hafifu unachukua nafasi ya kwanza. Usitumie mgawo wa joto kuelezea utendaji wa mwanga hafifu, na usikisie mgawo wa joto kutoka kwa utendaji wa mwanga hafifu—ni viwili tofauti vya kiasi cha fizikia.
Uboreshaji wa mwanga hafifu na upinzani wa UVID pia si lazima uwe wa kipekee kimwili. Mwanga hafifu unategemea mifumo ya upotezaji wa umeme (Rsh, n), wakati UVID unategemea uthabiti wa nyenzo (vifungo vya kemikali vya safu ya passivation, filamu ya kufunika). Vitu hivi viwili vinaweza kuboreshwa kando kupitia uboreshaji wa kujitegemea.
Jinsi ya Kuhukumu Ubora wa Kiwango cha Mwanga wa Chini cha Kiini kwenye Mstari wa Uzalishaji
Kiashiria cha moja kwa moja zaidi: upinzani wa shunt Rsh.
Katika upimaji wa I-V, kadiri Rsh ya kiini inavyokuwa juu, ndivyo inavyowezekana zaidi kufanya vizuri chini ya mwanga wa chini. Ikiwa kundi linaonyesha usambazaji mpana wa Rsh na sehemu kubwa ya seli za Rsh za chini, pato la mwanga wa chini hakika litateseka.
Ujumbe maalum kwa mistari ya BC: seli zinazoonyesha matangazo ya kung'aa yasiyo ya kawaida katika maeneo ya mfereji wa kutengwa kwenye picha za EL zina uwezekano wa kuwa na Rsh ya chini. Hii inalingana na "uvujaji wa makali ya mfereji" uliotajwa hapo awali—tatizo ambalo muundo huo unakabiliwa nalo kwa asili.
Mistari ya TOPCon: Rsh juu ya 1000 Ω·cm² kwa ujumla ni ya kawaida; chini ya 500 inahitaji kuchunguza kutengwa kwa makali au mashimo kwenye safu ya passivation. Seli zilizo na tabia bora ya mwanga wa chini kwa kawaida huonyesha Rsh juu ya 3000.
Mistari ya HJT: Rsh ni ya juu kwa asili, na juu ya 5000 ni kawaida. Lakini Rsh ya chini kwenye kiini cha HJT kwa kawaida inamaanisha kuna kitu kimeenda vibaya kwenye kiolesura cha TCO na a-Si:H.
Muhtasari
Kitabu cha fizikia cha mwitikio wa mwanga wa chini: HJT ni bora, TOPCon ni nzuri, BC inakabiliwa na changamoto za kimuundo. Kitabu cha uwanja: chini ya mwanga wa chini, pato la TOPCon kwa wati kweli huzidi la BC, na kadiri mwanga unavyopungua, ndivyo pengo linavyozidi kuwa kubwa. Lakini usihukumu kwa njia ya teknolojia pekee—pengo kati ya bidhaa nzuri na mbaya kwenye njia moja ni kubwa zaidi kuliko pengo kati ya njia.
Vyanzo vya data: Mtihani wa uwanja wa CPVT Yinchuan (2025), mtihani wa uwanja wa TÜV Nord Kagoshima, mtihani wa uwanja wa TÜV Rheinland Chengdu, mtihani wa uwanja wa CGC Hainan, mtihani wa uwanja wa State Grid Zhangbei, upimaji wa kulinganisha wa wauzaji wengi wa Carbon Search Evaluation Lab (2025).
Maoni ya Ooitech: Pato halisi la mwanga wa chini, si ufanisi wa jina, ndio kipimo cha kweli cha kiini cha jua, na upinzani wa shunt ndio sababu moja inayoamua zaidi.
