Prestaties bij weinig licht: TOPCon, BC en HJT ondersteund door praktijkgegevens
Inhoudsopgave
Inleiding
Nominaal vermogen is een nominale waarde; zwaklichtrespons is echte prestaties. In de meeste regio's ter wereld blijft de instraling meer dan 90% van de tijd onder 1000 W/m². Slechts twee of drie uur rond de zonnewaarneming komen in de buurt van STC-omstandigheden. Zonsopgang, zonsondergang, bewolkte luchten, regen—cellen brengen het grootste deel van hun werkende leven door bij weinig licht. Een hoog nominaal rendement garandeert geen hoge werkelijke opbrengst. Vandaag analyseren we de zwaklichtrespons: wie wint op fysica, wie is sterker in het veld, en hoe beoordeel je de zwaklichtkwaliteit van een cel direct op de productielijn.
De fysica van zwaklichtrespons: wie lekt en recombineert minder
Vanuit het diode-equivalentcircuit is de oorzaak van rendementsverlies bij weinig licht eenvoudig: de fotogegenereerde stroom krimpt, maar lek en recombinatie krimpen niet evenredig, dus hun relatieve aandeel groeit.
De meest kritische factor: shuntweerstand Rsh
Bij weinig licht daalt de fotogegenereerde stroom sterk, maar de lekstroom blijft ongeveer constant (deze hangt af van spanning en Rsh). Een groter aandeel lekstroom trekt Voc omlaag, wat FF omlaag trekt, wat het rendement verlaagt.
Hoe hoger de Rsh (hoe kleiner de lek), hoe beter de zwaklichtrespons. Dit is de kernfysica.
| Celtype | Rsh-karakteristieken | Prestaties bij weinig licht |
|---|---|---|
| HJT | i-a-Si:H passivatielaag met uitstekende isolatie, extreem lage interface-recombinatie | Beste |
| TOPCon | Positieve en negatieve polen gesplitst over voor- en achterkant, weinig randisolatiezones, beheersbare lekpaden | Goed |
| BC | Achterliggende interdigitated structuur, veel P⁺/N⁺ isolatiesleuven, verhoogd risico op randlek | Zwakker |
Secundaire factor: idealiteitsfactor n
De idealiteitsfactor weerspiegelt het recombinatiemechanisme: n=1 voor ideale diffusiestroom, n=2 wanneer recombinatie in de depletielaag domineert. Hoe groter n, hoe zwaarder het recombinatieverlies bij weinig licht. TOPCon's gepassiveerde contactstructuur geeft n≈1,1-1,2, BC's achterliggende interdigitated PN-overgang heeft meer interface-recombinatiekanalen bij n≈1,2-1,4, en HJT's amorf-silicium passivatie blinkt uit met n≈1,0-1,1.
Serieweerstand Rs is hier minder van belang. Vermogensverlies over Rs is I²R; bij weinig licht is de stroom klein, dus het relatieve effect neemt af.
Waarom BC zwakker is bij weinig licht: een structurele reden
BC plaatst zowel positieve als negatieve elektroden aan de achterzijde, wat talrijke isolatiesleuven vereist tussen de P⁺- en N⁺-gebieden om elektrische scheiding te bereiken. Deze sleuven brengen twee problemen met zich mee:
Randlekrisico: Het etsen van sleuven kan het siliciumsubstraat beschadigen en lekpaden vormen. Een enkel BC-achteroppervlak bevat honderden isolatiesleuven, elk een potentieel lekpad.
Interface-recombinatie: Het P⁺/N⁺-interfaceoppervlak van de achterliggende interdigitated structuur wordt groter, wat recombinatiecentra toevoegt en de idealiteitsfactor n verhoogt.
Dit is een inherente structurele uitdaging, geen kwestie van 'wie het slecht heeft gedaan.' Procesoptimalisatie (beheersen van sleufmorfologie, verbeteren van passivatielagen) kan helpen, maar de structuur geeft BC een natuurlijk nadeel op dit punt.
De reden dat HJT het beste presteert bij weinig licht is het tegenovergestelde: de intrinsieke amorf-silicium i-a-Si:H passivatielaag levert uitstekende oppervlaktepassivatie, lage interface-toestandsdichtheid, de hoogste Rsh en de kleinste idealiteitsfactor.
Veldbewijs: TOPCon verslaat BC in wattpiek-opbrengst bij weinig licht
De veldgegevens van verschillende testinstituten wijzen in een consistente richting:
| Testinstituut | Locatie | Scenario | TOPCon vs BC winst bij weinig licht |
|---|---|---|---|
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Ochtend-/avondperiodes met weinig licht | Bewolkt +3,89%, zonnig +2,33% |
| CPVT | Yinchuan, Ningxia | Extreem lage instraling (0-100 W/m²) | +4.38% |
| TÜV Nord | Kagoshima, Japan | <400 W/m² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | Chengdu | 90% bewolkte/regenachtige dagen | +2,37%, ochtend-/avondpiek +7,18% |
| CGC | Hainan | 127 dagen waarvan 76 regendagen | +7.83% |
| State Grid | Zhangbei | 200 W/m² | +2.6% |
Bij weinig licht overtreft TOPCon's opbrengst per watt die van BC, en hoe lager de instraling, hoe groter het verschil.
Maar de variatie binnen dezelfde technologieroute is ook groot. Multi-leverancier vergelijkend onderzoek door Carbon Search Evaluation Lab toont aan dat BC-producten verliezen 2,78% tot 6,57% bij 200 W/m² lage instraling, terwijl TOPCon varieert van 2,14% tot 4,72%. Het verschil tussen de 'beste producten' van de drie technologieën is kleiner dan het verschil tussen 'goede producten versus slechte producten' binnen dezelfde route.
Productieconclusie: bij het selecteren is het procesniveau van een fabrikant net zo belangrijk als de keuze van de technologieroute.
Verwar temperatuurcoëfficiënt niet met reactie bij weinig licht
Temperatuurcoëfficiënt en reactie bij weinig licht zijn twee onafhankelijke parameters, maar ze worden gemakkelijk door elkaar gehaald.
| Parameter | Relevante scenario | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| Temperatuurcoëfficiënt | Hoge-temperatuurscenario's (module >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| Reactie bij weinig licht | Lage-instralingsscenario's (<400 W/m²) | Beste | Goed | Zwakker |
Op een hete, bewolkte zomerdag stapelen hoge temperatuur en weinig licht zich op, en HJT leidt op beide vlakken, wat het voordeel versterkt. Op een koude, bewolkte winterdag vermindert lage temperatuur de invloed van de temperatuurcoëfficiënt, en neemt de reactie bij weinig licht de leiding. Gebruik de temperatuurcoëfficiënt niet om prestaties bij weinig licht te verklaren, en leid de temperatuurcoëfficiënt niet af uit prestaties bij weinig licht—het zijn twee verschillende fysische grootheden.
Optimalisatie bij weinig licht en UV-bestendigheid zijn niet inherent fysiek wederzijds uitsluitend. Weinig licht hangt af van elektrische verliesmechanismen (Rsh, n), terwijl UV-bestendigheid afhangt van materiaalstabiliteit (chemische bindingen in de passivatielaag, encapsulantfilm). Beide kunnen afzonderlijk worden verbeterd door onafhankelijke optimalisatie.
Hoe beoordeel je de kwaliteit van een cel bij weinig licht op de productielijn
De meest directe indicator: shuntweerstand Rsh.
Bij I-V-testen geldt: hoe hoger de Rsh van een cel, hoe groter de kans dat deze goed presteert bij weinig licht. Als een batch een brede Rsh-verdeling vertoont met een hoog aandeel cellen met lage Rsh, zal de opbrengst bij weinig licht zeker lijden.
Speciale opmerking voor BC-lijnen: cellen die abnormale heldere vlekken vertonen in de isolatiesleufgebieden op EL-beelden, hebben waarschijnlijk een lage Rsh. Dit komt overeen met de eerder genoemde "sleufrandlekkage"—een probleem waar de structuur van nature gevoelig voor is.
TOPCon-lijnen: Rsh boven 1000 Ω·cm² is over het algemeen normaal; onder 500 vraagt om onderzoek naar randisolatie of gaatjes in de passivatielaag. Cellen met uitstekend gedrag bij weinig licht vertonen meestal Rsh boven 3000.
HJT-lijnen: Rsh is van nature hoog, en boven 5000 is gebruikelijk. Maar een lage Rsh op een HJT-cel betekent meestal dat er iets mis is gegaan op het grensvlak van TCO en a-Si:H.
Samenvatting
Het fysische grootboek van respons bij weinig licht: HJT is het beste, TOPCon is goed, BC heeft structurele uitdagingen. Het veldgrootboek: bij weinig licht overtreft TOPCon's opbrengst per watt echt die van BC, en hoe lager de instraling, hoe groter de kloof. Maar oordeel niet alleen op basis van technologie—de kloof tussen goede en slechte producten binnen dezelfde route is zelfs groter dan de kloof tussen routes.
Gegevensbronnen: CPYT Yinchuan-veldtest (2025), TÜV Nord Kagoshima-veldtest, TÜV Rheinland Chengdu-veldtest, CGC Hainan-veldtest, State Grid Zhangbei-veldtest, Carbon Search Evaluation Lab multi-leverancier vergelijkingstest (2025).
Ooitech's visie: Echte opbrengst bij weinig licht, niet het nominale rendement, is de ware maatstaf van een zonnecel, en shuntweerstand is de enige factor die dit het meest bepaalt.
