การเปรียบเทียบประสิทธิภาพในที่แสงน้อย: TOPCon, BC และ HJT พร้อมข้อมูลจริง

บทนำ

กำลังไฟฟ้าที่ระบุเป็นค่าพิกัด การตอบสนองต่อแสงน้อยคือประสิทธิภาพในโลกจริง ในภูมิภาคส่วนใหญ่ของโลก ความเข้มแสงอาทิตย์ต่ำกว่า 1000 W/m² มากกว่า 90% ของเวลา เฉพาะช่วงสองถึงสามชั่วโมงรอบเที่ยงวันเท่านั้นที่ใกล้เคียงกับเงื่อนไข STC พระอาทิตย์ขึ้น พระอาทิตย์ตก ท้องฟ้ามืดครึ้ม ฝนตก—เซลล์ใช้เวลาส่วนใหญ่ในการทำงานภายใต้แสงน้อย ประสิทธิภาพที่พิกัดสูงไม่ได้รับประกันผลผลิตในโลกจริงที่สูง วันนี้เราจะวิเคราะห์การตอบสนองต่อแสงน้อย: ใครชนะในเชิงฟิสิกส์ ใครแข็งแกร่งกว่าในภาคสนาม และวิธีประเมินคุณภาพการตอบสนองต่อแสงน้อยของเซลล์บนสายการผลิต

ฟิสิกส์ของการตอบสนองต่อแสงน้อย: ใครรั่วและรวมตัวกันใหม่น้อยกว่า

จากวงจรสมมูลของไดโอด สาเหตุหลักที่ประสิทธิภาพลดลงภายใต้แสงน้อยนั้นง่าย: กระแสที่เกิดจากแสงลดลง แต่การรั่วไหลและการรวมตัวกันใหม่ไม่ได้ลดลงตามสัดส่วน ดังนั้นสัดส่วนสัมพัทธ์จึงเพิ่มขึ้น

ปัจจัยที่สำคัญที่สุด: ความต้านทานแบบ shunt Rsh

ภายใต้แสงน้อย กระแสที่เกิดจากแสงลดลงอย่างรวดเร็ว แต่กระแสรั่วไหลคงที่โดยประมาณ (ขึ้นอยู่กับแรงดันและ Rsh) สัดส่วนที่มากขึ้นของกระแสรั่วไหลจะดึง Voc ลง ซึ่งลาก FF ลง และทำให้ประสิทธิภาพลดลง

ยิ่ง Rsh สูง (การรั่วไหลน้อยลง) การตอบสนองต่อแสงน้อยก็จะดีขึ้น นี่คือปัจจัยทางฟิสิกส์หลัก

ปัจจัยรอง: ค่า ideality factor n

ค่า ideality factor สะท้อนกลไกการรวมตัวใหม่: n=1 สำหรับกระแสการแพร่ในอุดมคติ, n=2 เมื่อการรวมตัวในบริเวณพร่องมีอิทธิพล ค่า n ที่มากขึ้นหมายถึงการสูญเสียจากการรวมตัวที่หนักขึ้นภายใต้แสงน้อย โครงสร้างหน้าสัมผัสแบบพาสซีฟของ TOPCon ให้ค่า n≈1.1-1.2, รอยต่อ PN แบบอินเตอร์ดิจิเทตด้านหลังของ BC มีช่องทางการรวมตัวที่อินเทอร์เฟซมากกว่า โดย n≈1.2-1.4, และการพาสซีฟด้วยอะมอร์ฟัสซิลิคอนของ HJT ทำได้ดีเยี่ยมที่ n≈1.0-1.1

ความต้านทานอนุกรม Rs มีความสำคัญน้อยกว่าที่นี่ การสูญเสียกำลังไฟฟ้าผ่าน Rs คือ I²R; ภายใต้แสงน้อยกระแสมีขนาดเล็ก ดังนั้นผลกระทบสัมพัทธ์จึงลดลง

เหตุใด BC จึงอ่อนแอกว่าภายใต้แสงน้อย: เหตุผลเชิงโครงสร้าง

BC วางขั้วบวกและขั้วลบทั้งสองไว้ที่ด้านหลัง ต้องใช้ร่องแยกจำนวนมากระหว่างบริเวณ P⁺ และ N⁺ เพื่อให้เกิดการแยกทางไฟฟ้า ร่องเหล่านี้ก่อให้เกิดปัญหาสองประการ:

• ความเสี่ยงการรั่วไหลที่ขอบ: การกัดร่องสามารถทำลายซับสเตรตซิลิคอนและสร้างเส้นทางรั่วไหล พื้นผิวด้านหลังของ BC แต่ละแผ่นมีร่องแยกหลายร้อยร่อง แต่ละร่องเป็นเส้นทางรั่วไหลที่อาจเกิดขึ้นได้

• การรวมตัวที่อินเทอร์เฟซ: พื้นที่อินเทอร์เฟซ P⁺/N⁺ ของโครงสร้างอินเตอร์ดิจิเทตด้านหลังมีขนาดใหญ่ขึ้น เพิ่มศูนย์กลางการรวมตัวและทำให้ค่า ideality factor n สูงขึ้น

นี่คือความท้าทายเชิงโครงสร้างโดยธรรมชาติ ไม่ใช่คำถามว่า 'ใครทำได้ไม่ดี' การปรับปรุงกระบวนการ (ควบคุมสัณฐานของร่อง, ปรับปรุงชั้นพาสซีฟ) สามารถช่วยได้ แต่โครงสร้างทำให้ BC เสียเปรียบโดยธรรมชาติในจุดนี้

เหตุผลที่ HJT มีประสิทธิภาพดีที่สุดภายใต้แสงน้อยคือตรงกันข้าม: ชั้นพาสซีฟอะมอร์ฟัสซิลิคอนภายใน i-a-Si:H ให้การพาสซีฟพื้นผิวที่ยอดเยี่ยม, ความหนาแน่นสถานะอินเทอร์เฟซต่ำ, Rsh สูงที่สุด, และค่า ideality factor เล็กที่สุด

หลักฐานภาคสนาม: TOPCon เอาชนะ BC ในกำลังไฟฟ้าต่อวัตต์ภายใต้แสงน้อย

ข้อมูลภาคสนามจากสถาบันทดสอบหลายแห่งชี้ไปในทิศทางเดียวกัน:

ภายใต้สภาพแสงน้อย ผลผลิตต่อวัตต์ของ TOPCon สูงกว่า BC และยิ่งความเข้มรังสีต่ำ ช่องว่างยิ่งกว้างขึ้น

แต่ความแปรผันภายในเทคโนโลยีเดียวกันก็มีมากเช่นกัน การทดสอบเปรียบเทียบจากหลายซัพพลายเออร์โดย Carbon Search Evaluation Lab แสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ BC สูญเสีย 2.78% ถึง 6.57% ที่ความเข้มรังสีต่ำ 200 W/m² ในขณะที่ TOPCon มีช่วง 2.14% ถึง 4.72%. ช่องว่างระหว่าง "ผลิตภัณฑ์ที่ดีที่สุด" ของสามเทคโนโลยีมีขนาดเล็กกว่าช่องว่างระหว่าง "ผลิตภัณฑ์ที่ดีกับผลิตภัณฑ์ที่แย่" ภายในเส้นทางเดียวกัน

ข้อสรุปสำหรับการผลิต: เมื่อเลือกซื้อ ระดับกระบวนการผลิตของผู้ผลิตมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกเส้นทางเทคโนโลยี

อย่าสับสนระหว่างค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิกับการตอบสนองต่อแสงน้อย

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิและการตอบสนองต่อแสงน้อยเป็นพารามิเตอร์อิสระสองตัว แต่สับสนได้ง่าย

ในวันฤดูร้อนที่มีเมฆมากและร้อน อุณหภูมิสูงและแสงน้อยรวมกัน และ HJT เป็นผู้นำทั้งสองด้าน ทำให้ได้เปรียบมากขึ้น ในวันฤดูหนาวที่มีเมฆมากและหนาว อุณหภูมิต่ำลดอิทธิพลของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ และการตอบสนองต่อแสงน้อยเป็นปัจจัยหลัก อย่าใช้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเพื่ออธิบายประสิทธิภาพในแสงน้อย และอย่าอนุมานค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิจากประสิทธิภาพในแสงน้อย—ทั้งสองเป็นปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกัน

การปรับปรุงประสิทธิภาพในที่แสงน้อยและความต้านทานต่อ UVID ไม่ได้ขัดแย้งกันโดยธรรมชาติในเชิงฟิสิกส์ แสงน้อยขึ้นอยู่กับกลไกการสูญเสียทางไฟฟ้า (Rsh, n) ในขณะที่ UVID ขึ้นอยู่กับความเสถียรของวัสดุ (พันธะเคมีของชั้นพาสซิเวชัน ฟิล์ม encapsulant) ทั้งสองสามารถปรับปรุงแยกกันได้ผ่านการปรับแต่งอย่างอิสระ

วิธีประเมินคุณภาพของเซลล์ในที่แสงน้อยบนสายการผลิต

ตัวบ่งชี้ที่ตรงที่สุด: ความต้านทาน shunt Rsh

ในการทดสอบ I-V ยิ่ง Rsh ของเซลล์สูงเท่าไร โอกาสที่เซลล์จะทำงานได้ดีในที่แสงน้อยก็ยิ่งมากขึ้น หากชุดการผลิตมีการกระจายของ Rsh กว้างและมีสัดส่วนของเซลล์ที่มี Rsh ต่ำสูง ผลผลิตในที่แสงน้อยจะลดลงอย่างแน่นอน

ข้อควรระวังพิเศษสำหรับสาย BC: เซลล์ที่แสดงจุดสว่างผิดปกติในบริเวณร่องแยก (isolation trench) ในภาพ EL มักมี Rsh ต่ำ ซึ่งสอดคล้องกับ "การรั่วไหลที่ขอบร่อง" ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ซึ่งเป็นปัญหาที่โครงสร้างนี้มีแนวโน้มตามธรรมชาติ

สาย TOPCon: โดยทั่วไป Rsh ที่สูงกว่า 1000 Ω·cm² ถือว่าปกติ ต่ำกว่า 500 ควรตรวจสอบการแยกขอบหรือรูพรุนในชั้นพาสซิเวชัน เซลล์ที่มีพฤติกรรมในที่แสงน้อยดีเยี่ยมมักมี Rsh สูงกว่า 3000

สาย HJT: Rsh สูงตามธรรมชาติ และสูงกว่า 5000 เป็นเรื่องปกติ แต่ Rsh ต่ำในเซลล์ HJT มักหมายถึงมีปัญหาที่อินเทอร์เฟซระหว่าง TCO และ a-Si:H

สรุป

บัญชีฟิสิกส์ของการตอบสนองในที่แสงน้อย: HJT ดีที่สุด, TOPCon ดี, BC เผชิญความท้าทายทางโครงสร้าง บัญชีภาคสนาม: ในที่แสงน้อย ผลผลิตต่อวัตต์ของ TOPCon สูงกว่า BC จริง และยิ่งความเข้มแสงต่ำ ช่องว่างยิ่งกว้าง แต่อย่าตัดสินจากเทคโนโลยีเพียงอย่างเดียว—ช่องว่างระหว่างผลิตภัณฑ์ที่ดีและไม่ดีในเทคโนโลยีเดียวกันนั้นใหญ่กว่าช่องว่างระหว่างเทคโนโลยี

แหล่งข้อมูล: การทดสอบภาคสนาม CPVT หยินชวน (2025), การทดสอบภาคสนาม TÜV Nord คาโงชิมะ, การทดสอบภาคสนาม TÜV Rheinland เฉิงตู, การทดสอบภาคสนาม CGC ไหหลำ, การทดสอบภาคสนาม State Grid จางเป่ย, การทดสอบเปรียบเทียบหลายซัพพลายเออร์ของ Carbon Search Evaluation Lab (2025)

มุมมองของ Ooitech: ผลผลิตในที่แสงน้อยจริง ไม่ใช่ประสิทธิภาพตามป้ายชื่อ คือมาตรวัดที่แท้จริงของเซลล์แสงอาทิตย์ และความต้านทาน shunt เป็นปัจจัยเดียวที่กำหนดมากที่สุด