Ulinganisho wa Utendaji wa Mwanga wa Chini: TOPCon, BC, na HJK Zinazoungwa mkono na Data ya Ulimwengu Halisi
Utangulizi
Nguvu ya jina ni thamani iliyokadiriwa; mwitikio wa mwanga hafifu ni utendaji halisi. Katika maeneo mengi ya dunia, mionzi ya jua hubaki chini ya 1000 W/m² kwa zaidi ya 90% ya wakati. Saa mbili au tatu tu karibu na adhuhuri ya jua hukaribia hali za STC. Macheo, machweo, mawingu, mvua—seli hutumia muda mwingi wa maisha yao ya kazi chini ya mwanga hafifu. Ufanisi wa juu uliokadiriwa hauhakikishi pato la juu halisi. Leo tunachambua mwitikio wa mwanga hafifu: nani anashinda kwenye fizikia, nani ana 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 Kujumuisha Kidogo
Kutoka kwa mzunguko sawa wa diode, sababu kuu ya kushuka kwa ufanisi chini ya mwanga hafifu ni rahisi: mkondo unaozalishwa na mwanga hupungua, lakini uvujaji na ujumuishaji havipungui kwa uwiano, hivyo sehemu yao ya jamaa inakua.
Sababu muhimu zaidi: upinzani wa shunt Rsh
Chini ya mwanga hafifu mkondo unaozalishwa na mwanga hupungua kwa kasi, lakini mkondo wa uvujaji hubaki takriban mara kwa mara (unategemea voltage na Rsh). Sehemu kubwa ya mkondo wa uvujaji huvuta Voc chini, ambayo huvuta FF chini, ambayo inapunguza ufanisi.
Kadiri Rsh inavyokuwa juu (uvujaji mdogo), ndivyo mwitikio wa mwanga hafifu unavyokuwa bora. Hii ndio sababu kuu ya kifizikia.
| Aina ya Seli | Sifa za Rsh | Utendaji wa Mwanga Hafifu |
|---|---|---|
| HJT | Safu ya upitishaji ya i-a-Si:H yenye insulation bora, ujumuishaji wa kiolesura cha chini sana | Bora |
| TOPCon | Pole chanya na hasi zimetengwa mbele na nyuma, maeneo machache ya kutengwa kwa makali, njia za uvujaji zinazodhibitiwa | Nzuri |
| BC | Muundo wa nyuma ulioingiliana, mitaro mingi ya kutenganisha P⁺/N⁺, hatari kubwa ya kuvuja kwa kingo | Dhaifu |
Sababu ya pili: kipengele cha ubora n
Kipengele cha ubora kinaonyesha utaratibu wa kuungana tena: n=1 kwa mkondo bora wa uenezaji, n=2 wakati eneo la kupungua linatawala. Kadiri n inavyokuwa kubwa, ndivyo hasara ya kuungana tena inavyokuwa kubwa chini ya mwanga mdogo. Muundo wa mawasiliano uliopitishwa wa TOPCon unatoa n≈1.1-1.2, muundo wa PN wa nyuma ulioingiliana wa BC una njia nyingi za kuungana tena kwenye kiolesura kwa n≈1.2-1.4, na upitishaji wa amofasi-silicon wa HJT unafanya vizuri kwa n≈1.0-1.1.
Upinzani wa mfululizo Rs haujalishi sana hapa. Hasara ya nguvu kwenye Rs ni I²R; chini ya mwanga mdogo, mkondo ni mdogo, hivyo athari yake ya jamaa inapungua.
Kwa Nini BC Ni Dhaifu Chini ya Mwanga Mdogo: Sababu ya Kimuundo
BC huweka elektrodi zote 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 kingo: Uchongaji wa mtaro unaweza 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 nyuma ulioingiliana linakua kubwa, likiongeza vituo vya kuungana tena na kusukuma kipengele cha ubora n juu.
Hii ni changamoto ya asili ya kimuundo, si swali la 'nani alifanya vibaya.' Uboreshaji wa mchakato (kudhibiti umbo la mtaro, kuboresha tabaka za upitishaji) unaweza kusaidia, lakini muundo unaweka BC katika hasara ya asili katika hatua hii.
Sababu HJT inafanya vizuri zaidi chini ya mwanga mdogo ni kinyume: safu ya upitishaji ya amofasi-silicon i-a-Si:H inatoa upitishaji bora wa uso, msongamano mdogo wa hali ya kiolesura, Rsh ya juu zaidi, na kipengele kidogo zaidi cha ubora.
Ushahidi wa Uwanjani: TOPCon Inashinda BC katika Pato kwa Wati Chini ya Mwanga Mdogo
Data za uwanjani kutoka taasisi kadhaa za majaribio zinaelekea upande mmoja:
| Taasisi ya Majaribio | Mahali | Hali | Faida ya Mwanga Mdogo TOPCon dhidi ya BC |
|---|---|---|---|
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Vipindi vya mwanga mdogo asubuhi/jioni | Mawingu +3.89%, jua +2.33% |
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Mwangaza mdogo sana (0-100 W/m²) | +4.38% |
| TÜV Nord | Kagoshima, Japani | <400 W/m² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | Chengdu | 90% siku za mawingu/mvua | +2.37%, kilele cha asubuhi/jioni +7.18% |
| CGC | Hainan | Siku 127 ikijumuisha siku 76 za mvua | +7.83% |
| State Grid | Zhangbei | 200 W/m² | +2.6% |
Chini ya hali ya mwanga hafifu, pato la TOPCon kwa wati linazidi lile la BC, na kadri mwanga unavyopungua, ndivyo pengo linavyozidi kuwa kubwa.
Lakini tofauti ndani ya njia moja ya teknolojia pia ni kubwa. Upimaji wa kulinganisha wauzaji wengi uliofanywa na Carbon Search Evaluation Lab unaonyesha bidhaa za BC zikipoteza 2.78% hadi 6.57% kwa mwanga hafifu wa 200 W/m², wakati TOPCon inaanzia 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 kuzingatia katika uzalishaji: wakati wa kuchagua, kiwango cha mchakato cha mtengenezaji ni muhimu kama vile 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 vinavyojitegemea, lakini huchanganyikiwa kwa urahisi.
| Kigezo | Hali Husika | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| Mgawo wa joto | Hali za joto kali (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 yenye mawingu, joto kali na mwanga hafifu hukusanyika pamoja, na HJT inaongoza kwa zote mbili, ikiongeza faida yake. Siku ya baridi yenye mawingu, joto la chini linapunguza ushawishi wa mgawo wa joto, na mwitikio wa mwanga hafifu unachukua nafasi ya kuongoza. Usitumie mgawo wa joto kuelezea utendaji wa mwanga hafifu, na usikisie mgawo wa joto kutoka kwa utendaji wa mwanga hafifu—hizi ni kiasi mbili tofauti za kimwili.
Uboreshaji wa mwanga mdogo na upinzani wa UVID sio lazima uwe wa kipekee kimwili. Mwanga mdogo unategemea mifumo ya upotezaji wa umeme (Rsh, n), wakati UVID inategemea uthabiti wa nyenzo (vifungo vya kemikali vya safu ya passivation, filamu ya encapsulant). Hizi mbili zinaweza kuboreshwa kando kupitia uboreshaji huru.
Jinsi ya Kuhukumu Ubora wa Mwanga Mdogo wa Seli kwenye Mstari wa Uzalishaji
Kiashiria cha moja kwa moja zaidi: upinzani wa shunt Rsh.
Katika upimaji wa I-V, kadri Rsh ya seli inavyokuwa juu, ndivyo inavyofanya vizuri chini ya mwanga mdogo. Ikiwa kundi linaonyesha usambazaji mpana wa Rsh na idadi kubwa ya seli zenye Rsh ndogo, pato la mwanga mdogo hakika litateseka.
Kumbuka maalum kwa mistari ya BC: seli zinazoonyesha matangazo ya mwanga yasiyo ya kawaida katika maeneo ya mfereji wa kutengwa kwenye picha za EL zina uwezekano wa kuwa na Rsh ndogo. Hii inalingana na "uvujaji wa makali ya mfereji" uliotajwa hapo awali—tatizo ambalo muundo huo unakabiliwa nalo kiasili.
Mistari ya TOPCon: Rsh zaidi ya 1000 Ω·cm² kwa ujumla ni ya kawaida; chini ya 500 inahitaji uchunguzi wa kutengwa kwa makali au mashimo kwenye safu ya passivation. Seli zenye tabia bora ya mwanga mdogo kwa kawaida zinaonyesha Rsh zaidi ya 3000.
Mistari ya HJT: Rsh ni ya juu kiasili, na zaidi ya 5000 ni ya kawaida. Lakini Rsh ndogo kwenye seli ya HJT kwa kawaida inamaanisha kuna kitu kimeharibika kwenye kiolesura cha TCO na a-Si:H.
Muhtasari
Hesabu ya fizikia ya mwitikio wa mwanga mdogo: HJT ndiyo bora, TOPCon ni nzuri, BC inakabiliwa na changamoto za kimuundo. Hesabu ya uwanjani: chini ya mwanga mdogo, pato la TOPCon kwa wati linazidi la BC, na kadri 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: Jaribio la uwanjani la CPVT Yinchuan (2025), jaribio la uwanjani la TÜV Nord Kagoshima, jaribio la uwanjani la TÜV Rheinland Chengdu, jaribio la uwanjani la CGC Hainan, jaribio la uwanjani la State Grid Zhangbei, upimaji wa kulinganisha wa wauzaji wengi wa Carbon Search Evaluation Lab (2025).
Maoni ya Ooitech: Pato halisi la mwanga mdogo, si ufanisi wa jina, ndio kipimo cha kweli cha seli ya jua, na upinzani wa shunt ndio sababu moja inayoamua zaidi.
