कम रोशनी प्रदर्शन मुकाबला: TOPCon, BC और HJT वास्तविक दुनिया के डेटा द्वारा समर्थित
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परिचय
नेमप्लेट पावर एक रेटेड मान है; कम रोशनी प्रतिक्रिया वास्तविक दुनिया का प्रदर्शन है। दुनिया के अधिकांश क्षेत्रों में, 90% से अधिक समय विकिरण 1000 W/m² से नीचे रहता है। सौर दोपहर के आसपास केवल दो या तीन घंटे STC स्थितियों के करीब आते हैं। सूर्योदय, सूर्यास्त, बादल छाए रहना, बारिश—कोशिकाएं अपने अधिकांश कामकाजी जीवन कम रोशनी में बिताती हैं। उच्च रेटेड दक्षता उच्च वास्तविक उत्पादन की गारंटी नहीं देती है। आज हम कम रोशनी प्रतिक्रिया का विश्लेषण करते हैं: भौतिकी में कौन जीतता है, क्षेत्र में कौन मजबूत साबित होता है, और उत्पादन लाइन पर ही सेल की कम रोशनी गुणवत्ता का न्याय कैसे करें।
कम रोशनी प्रतिक्रिया का भौतिकी: कौन कम लीक और पुनर्संयोजन करता है
डायोड समतुल्य सर्किट से, कम रोशनी में दक्षता में गिरावट का मूल कारण सरल है: फोटोजनरेटेड करंट सिकुड़ता है, लेकिन लीकेज और पुनर्संयोजन आनुपातिक रूप से नहीं सिकुड़ते, इसलिए उनका सापेक्ष हिस्सा बढ़ जाता है।
सबसे महत्वपूर्ण कारक: शंट प्रतिरोध Rsh
कम रोशनी में फोटोजनरेटेड करंट तेजी से गिरता है, लेकिन लीकेज करंट लगभग स्थिर रहता है (यह वोल्टेज और Rsh पर निर्भर करता है)। लीकेज करंट का बड़ा हिस्सा Voc को नीचे खींचता है, जो FF को नीचे खींचता है, जो दक्षता को कम करता है।
Rsh जितना अधिक होगा (लीकेज उतना ही छोटा होगा), कम रोशनी प्रतिक्रिया उतनी ही बेहतर होगी। यह मुख्य भौतिक कारक है।
| सेल प्रकार | Rsh विशेषताएँ | कम रोशनी प्रदर्शन |
|---|---|---|
| HJT | i-a-Si:H पैसिवेशन परत उत्कृष्ट इन्सुलेशन के साथ, अत्यंत कम इंटरफ़ेस पुनर्संयोजन | सर्वश्रेष्ठ |
| TOPCon | सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव आगे और पीछे विभाजित, कुछ किनारे अलगाव क्षेत्र, नियंत्रणीय लीकेज पथ | अच्छा |
| BC | पीछे की ओर अंतर्डिजिटेटेड संरचना, कई P⁺/N⁺ पृथक्करण खाइयाँ, बढ़ा हुआ किनारा रिसाव जोखिम | कमजोर |
द्वितीयक कारक: आदर्शता कारक n
आदर्शता कारक पुनर्संयोजन तंत्र को दर्शाता है: n=1 आदर्श विसरण धारा के लिए, n=2 जब अवक्षय क्षेत्र पुनर्संयोजन प्रभावी होता है। n जितना बड़ा होगा, कम रोशनी में पुनर्संयोजन हानि उतनी ही अधिक होगी। TOPCon की पैसिवेटेड संपर्क संरचना n≈1.1-1.2 देती है, BC की पीछे की ओर अंतर्डिजिटेटेड PN जंक्शन में अधिक इंटरफ़ेस पुनर्संयोजन चैनल होते हैं जहाँ n≈1.2-1.4, और HJT की अक्रिस्टलीय-सिलिकॉन पैसिवेशन n≈1.0-1.1 पर उत्कृष्ट होती है।
श्रेणी प्रतिरोध Rs यहाँ कम मायने रखता है। Rs पर शक्ति हानि I²R है; कम रोशनी में धारा छोटी होती है, इसलिए इसका सापेक्ष प्रभाव कमजोर हो जाता है।
BC कम रोशनी में कमजोर क्यों है: एक संरचनात्मक कारण
BC दोनों धनात्मक और ऋणात्मक इलेक्ट्रोड को पीछे की ओर रखता है, जिसके लिए P⁺ और N⁺ क्षेत्रों के बीच विद्युत पृथक्करण प्राप्त करने के लिए कई पृथक्करण खाइयों की आवश्यकता होती है। ये खाइयाँ दो समस्याएँ लाती हैं:
किनारा रिसाव जोखिम: खाई नक्काशी सिलिकॉन सब्सट्रेट को नुकसान पहुँचा सकती है और रिसाव पथ बना सकती है। एक एकल BC पिछली सतह में सैकड़ों पृथक्करण खाइयाँ होती हैं, प्रत्येक एक संभावित रिसाव मार्ग है।
इंटरफ़ेस पुनर्संयोजन: पीछे की ओर अंतर्डिजिटेटेड संरचना का P⁺/N⁺ इंटरफ़ेस क्षेत्र बड़ा हो जाता है, जिससे पुनर्संयोजन केंद्र जुड़ते हैं और आदर्शता कारक n को अधिक धकेलते हैं।
यह एक अंतर्निहित संरचनात्मक चुनौती है, न कि "किसने इसे बुरी तरह किया" का प्रश्न। प्रक्रिया अनुकूलन (खाई आकृति विज्ञान को नियंत्रित करना, पैसिवेशन परतों में सुधार) मदद कर सकता है, लेकिन संरचना BC को इस बिंदु पर एक प्राकृतिक नुकसान में डालती है।
HJT के कम रोशनी में सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन करने का कारण इसके विपरीत है: आंतरिक अक्रिस्टलीय-सिलिकॉन i-a-Si:H पैसिवेशन परत उत्कृष्ट सतह पैसिवेशन, कम इंटरफ़ेस अवस्था घनत्व, उच्चतम Rsh और सबसे छोटा आदर्शता कारक प्रदान करती है।
क्षेत्र प्रमाण: कम रोशनी में प्रति वाट उत्पादन में TOPCon BC को हराता है
कई परीक्षण संस्थानों के क्षेत्र डेटा एक सुसंगत दिशा की ओर इशारा करते हैं:
| परीक्षण संस्थान | स्थान | परिदृश्य | TOPCon बनाम BC कम-रोशनी लाभ |
|---|---|---|---|
| CPVT | यिनचुआन, निंग्ज़िया | सुबह/शाम कम-रोशनी अवधि | बादल छाए रहने पर +3.89%, धूप में +2.33% |
| CPVT | यिनचुआन, निंग्ज़िया | अत्यधिक कम विकिरण (0-100 W/m²) | +4.38% |
| TÜV Nord | कागोशिमा, जापान | <400 W/m² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | चेंगदू | 90% बादल/बारिश वाले दिन | +2.37%, सुबह/शाम के चरम पर +7.18% |
| CGC | हैनान | 127 दिन जिसमें 76 बारिश वाले दिन शामिल हैं | +7.83% |
| स्टेट ग्रिड | झांगबेई | 200 W/m² | +2.6% |
कम रोशनी की स्थितियों में, TOPCon का प्रति वाट उत्पादन BC से अधिक होता है, और विकिरण जितना कम होगा, अंतर उतना ही अधिक होगा।
लेकिन एक ही तकनीकी मार्ग के भीतर भी भिन्नता बड़ी है। कार्बन सर्च इवैल्यूएशन लैब द्वारा बहु-आपूर्तिकर्ता तुलनात्मक परीक्षण से पता चलता है कि BC उत्पादों की हानि 2.78% से 6.57% 200 W/m² कम विकिरण पर, जबकि TOPCon की सीमा 2.14% से 4.72%. तीनों तकनीकों के "सर्वश्रेष्ठ उत्पादों" के बीच का अंतर, एक ही मार्ग के "अच्छे उत्पाद बनाम खराब उत्पाद" के बीच के अंतर से छोटा है।
उत्पादन से निष्कर्ष: चयन करते समय, निर्माता की प्रक्रिया स्तर उतना ही मायने रखता है जितना कि तकनीकी मार्ग का चुनाव।
तापमान गुणांक को कम रोशनी प्रतिक्रिया से भ्रमित न करें
तापमान गुणांक और कम रोशनी प्रतिक्रिया दो स्वतंत्र पैरामीटर हैं, लेकिन वे आसानी से मिश्रित हो जाते हैं।
| पैरामीटर | प्रासंगिक परिदृश्य | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| तापमान गुणांक | उच्च तापमान परिदृश्य (मॉड्यूल >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| कम रोशनी प्रतिक्रिया | कम विकिरण परिदृश्य (<400 W/m²) | सर्वश्रेष्ठ | अच्छा | कमजोर |
गर्मी के बादल वाले दिन, उच्च तापमान और कम रोशनी एक साथ आते हैं, और HJT दोनों में आगे रहता है, जिससे इसका लाभ बढ़ जाता है। सर्दी के बादल वाले ठंडे दिन, कम तापमान तापमान गुणांक के प्रभाव को कम कर देता है, और कम रोशनी प्रतिक्रिया प्रमुख हो जाती है। कम रोशनी के प्रदर्शन को समझाने के लिए तापमान गुणांक का उपयोग न करें, और कम रोशनी के प्रदर्शन से तापमान गुणांक का अनुमान न लगाएं—ये दो अलग-अलग भौतिक मात्राएं हैं।
कम रोशनी अनुकूलन और UVID प्रतिरोध स्वाभाविक रूप से एक-दूसरे के साथ भौतिक रूप से परस्पर अनन्य नहीं हैं। कम रोशनी विद्युत हानि तंत्र (Rsh, n) पर निर्भर करती है, जबकि UVID सामग्री स्थिरता (पैसिवेशन परत रासायनिक बंधन, एनकैप्सुलेंट फिल्म) पर निर्भर करता है। दोनों को स्वतंत्र अनुकूलन के माध्यम से अलग-अलग सुधारा जा सकता है।
उत्पादन लाइन पर सेल की कम रोशनी गुणवत्ता का आकलन कैसे करें
सबसे प्रत्यक्ष संकेतक: शंट प्रतिरोध Rsh।
I-V परीक्षण में, सेल का Rsh जितना अधिक होता है, उसके कम रोशनी में अच्छा प्रदर्शन करने की संभावना उतनी ही अधिक होती है। यदि किसी बैच में Rsh का व्यापक वितरण होता है और कम Rsh वाले सेल का अनुपात अधिक होता है, तो कम रोशनी उत्पादन निश्चित रूप से प्रभावित होगा।
BC लाइनों के लिए विशेष नोट: EL छवियों में अलगाव-खाई क्षेत्रों में असामान्य चमकीले धब्बे दिखाने वाले सेल में संभवतः कम Rsh होता है। यह पहले उल्लिखित "खाई किनारे रिसाव" से मेल खाता है—एक समस्या जिसके लिए संरचना स्वाभाविक रूप से प्रवण है।
TOPCon लाइनें: Rsh सामान्यतः 1000 Ω·cm² से ऊपर होता है; 500 से नीचे किनारे अलगाव या पैसिवेशन परत में छेद की जांच की आवश्यकता होती है। उत्कृष्ट कम रोशनी व्यवहार वाले सेल आमतौर पर Rsh 3000 से ऊपर दिखाते हैं।
HJT लाइनें: Rsh स्वाभाविक रूप से उच्च होता है, और 5000 से ऊपर सामान्य है। लेकिन HJT सेल पर कम Rsh का मतलब आमतौर पर TCO और a-Si:H इंटरफेस पर कुछ गलत हो गया है।
सारांश
कम रोशनी प्रतिक्रिया का भौतिकी लेजर: HJT सबसे अच्छा है, TOPCon अच्छा है, BC संरचनात्मक चुनौतियों का सामना करता है। क्षेत्र लेजर: कम रोशनी में, TOPCon का प्रति वाट उत्पादन वास्तव में BC से अधिक होता है, और विकिरण जितना कम होता है, अंतर उतना ही अधिक होता है। लेकिन केवल प्रौद्योगिकी मार्ग से न्याय न करें—एक ही मार्ग पर अच्छे और खराब उत्पादों के बीच का अंतर मार्गों के बीच के अंतर से भी बड़ा है।
डेटा स्रोत: CPVT यिनचुआन क्षेत्र परीक्षण (2025), TÜV नॉर्ड कागोशिमा क्षेत्र परीक्षण, TÜV राइनलैंड चेंगदू क्षेत्र परीक्षण, CGC हैनान क्षेत्र परीक्षण, स्टेट ग्रिड झांगबेई क्षेत्र परीक्षण, कार्बन सर्च इवैल्यूएशन लैब मल्टी-सप्लायर तुलनात्मक परीक्षण (2025)।
Ooitech का दृष्टिकोण: वास्तविक दुनिया का कम रोशनी उत्पादन, नेमप्लेट दक्षता नहीं, सौर सेल का सच्चा माप है, और शंट प्रतिरोध एकमात्र कारक है जो इसे सबसे अधिक निर्धारित करता है।
