कम-रोशनी प्रदर्शन मुकाबला: TOPCon, BC
विषय-सूची
त्वरित उत्तर: कम रोशनी में प्रदर्शन वह क्षेत्र है जहाँ मॉड्यूल का वास्तविक आउटपुट तय होता है, क्योंकि अधिकांश स्थापित घंटे 1000 W/m2 पर नहीं होते। TOPCon, BC और तुलनीय आर्किटेक्चर के बीच तुलना में, सेल प्रकारों के बीच का अंतर कम विकिरण पर आउटपुट के प्रतिशत के रूप में दिखता है: लगभग 100 W/m2 की स्थितियों में, एक आर्किटेक्चर ने दूसरे के 2.33% के मुकाबले लगभग 4.38% सापेक्ष आउटपुट मापा। यह अंतर नेमप्लेट अंतर से छोटा है और सुनने में जितना लगता है उससे बड़ा है, क्योंकि यह वर्ष के हर कम-रोशनी वाले घंटे पर लागू होता है। तंत्र कम वाहक सांद्रता पर शंट प्रतिरोध और पुनर्संयोजन है — अधिक पुनर्संयोजन वाला सेल कम रोशनी में आनुपातिक रूप से अधिक खोता है। यही कारण है कि मानक परीक्षण स्थितियों में रेटेड पावर पर जीतने वाला मॉड्यूल धुंध, बादल या सुबह-सुबह और देर दोपहर के उत्पादन वाले क्षेत्र में वार्षिक उपज पर हार सकता है।
PV मॉड्यूल निर्माण · Jerry, Ooitech द्वारा
परिचय
नामपट्ट शक्ति एक रेटेड मान है; कम-रोशनी प्रतिक्रिया वास्तविक-विश्व 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 आकाश, बारिश—कोशिकाएं अपने कामकाजी जीवन का अधिकांश समय कम रोशनी में बिताती हैं। उच्च रेटेड दक्षता वास्तविक-विश्व उत्पादन की गारंटी नहीं देती है। आज हम कम-रोशनी प्रतिक्रिया का विश्लेषण करते हैं: भौतिकी में कौन जीतता है, क्षेत्र में कौन अधिक मजबूत साबित होता है, और उत्पादन लाइन पर किसी 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 के तहत दक्षता में गिरावट का मूल कारण सरल है: फोटोजनरेटेड करंट सिकुड़ता है, लेकिन लीकेज और पुनर्संयोजन आनुपातिक रूप से सिकुड़ते नहीं हैं, इसलिए उनका सापेक्ष हिस्सा बढ़ता है।
सबसे महत्वपूर्ण कारक: शंट प्रतिरोध Rsh
कम रोशनी के तहत 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 खींचता है, जो दक्षता को कम करता है।
Rsh जितना अधिक होगा (लीकेज जितना 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 | सर्वोत्तम |
| TOPCon | सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव आगे और पीछे विभाजित, कुछ किनारे अलगाव क्षेत्र, नियंत्रणीय लीकेज पथ | अच्छा |
| BC | पीछे इंटरडिजिटेटेड संरचना, कई P⁺/N⁺ अलगाव खाइयाँ, बढ़ा हुआ किनारा लीकेज 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 प्रमुख होता है। n जितना बड़ा होगा, कम रोशनी में पुनर्संयोजन हानि उतनी ही भारी होगी। TOPCon की पैसिवेटेड संपर्क संरचना n≈1.1-1.2 देती है, BC की पिछली इंटरडिजिटेटेड PN जंक्शन में अधिक इंटरफेस पुनर्संयोजन चैनल होते हैं n≈1.2-1.4 पर, और HJT की असंरचित-सिलिकॉन पैसिवेशन n≈1.0-1.1 पर उत्कृष्ट होती है।
श्रृंखला प्रतिरोध Rs यहाँ कम मायने रखता है। Rs के पार बिजली 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 पीछे की ओर सकारात्मक और नकारात्मक दोनों इलेक्ट्रोड रखता है, जिसके लिए P⁺ और N⁺ क्षेत्रों के बीच विद्युत पृथक्करण प्राप्त करने के लिए कई अलगाव खाइयों की आवश्यकता होती है। ये खाइयाँ दो समस्याएँ लाती हैं:
किनारे से रिसाव का जोखिम: खाई की नक्काशी सिलिकॉन सब्सट्रेट को नुकसान पहुँचा सकती है और रिसाव पथ बना सकती है। एक एकल BC पिछली सतह में सैकड़ों अलगाव खाइयाँ होती हैं, प्रत्येक संभावित रिसाव मार्ग है।
इंटरफेस पुनर्संयोजन: पिछली इंटरडिजिटेटेड संरचना का P⁺/N⁺ इंटरफेस क्षेत्र बड़ा हो जाता है, जिससे पुनर्संयोजन केंद्र जुड़ते हैं और आदर्शता कारक n ऊपर धकेलता है।
यह एक अंतर्निहित संरचनात्मक चुनौती है, न कि "किसने इसे बुरी तरह किया" का सवाल। प्रक्रिया अनुकूलन (खाई आकृति विज्ञान को नियंत्रित करना, पैसिवेशन परतों में सुधार) मदद कर सकता है, लेकिन संरचना BC को इस बिंदु पर स्वाभाविक नुकसान में डालती है।
HJT कम रोशनी में सबसे अच्छा प्रदर्शन करने का कारण विपरीत है: आंतरिक असंरचित-सिलिकॉन i-a-Si:H पैसिवेशन परत उत्कृष्ट सतह पैसिवेशन, कम इंटरफेस राज्य घनत्व, उच्चतम Rsh, और सबसे छोटा आदर्शता कारक प्रदान करती है।
क्षेत्र साक्ष्य: कम रोशनी में TOPCon BC को प्रति-वाट आउटपुट में 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 +3.89%, धूप +2.33% |
| CPVT | यिनचुआन, निंग्ज़िया | अत्यंत कम विकिरण (0-100 W/m²) | +4.38% |
| TÜV Nord | कागोशिमा, जापान | <400 W/m² | +10.79% |
| TÜV Rheinland | चेंगदू | 90% बादल/बरसात वाले दिन | +2.37%, सुबह/शाम के पीक समय में +7.18% |
| CGC | हैनान | 127 दिन जिसमें 76 बरसात वाले दिन शामिल हैं | +7.83% |
| स्टेट ग्रिड | झांगबेई | 200 W/m² | +2.6% |
कम रोशनी की स्थितियों में, TOPCon की 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 भिन्नता भी बड़ी है। कार्बन सर्च इवैल्यूएशन लैब द्वारा किए गए बहु-आपूर्तिकर्ता तुलना परीक्षण से पता चलता है कि BC उत्पादों की हानि 2.78% से 6.57% 200 W/m² कम विकिरण पर होती है, जबकि TOPCon की सीमा 2.14% से 4.72%. तीनों तकनीकों के "सर्वोत्तम उत्पादों" के बीच का अंतर, एक ही मार्ग के भीतर "अच्छे उत्पाद बनाम खराब उत्पाद" के बीच के अंतर से छोटा है।
उत्पादन से निष्कर्ष: चयन करते समय, निर्माता की प्रक्रिया स्तर उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि तकनीकी मार्ग का चुनाव।
तापमान गुणांक को कम रोशनी प्रतिक्रिया के साथ भ्रमित न करें
तापमान गुणांक और कम रोशनी प्रतिक्रिया दो स्वतंत्र पैरामीटर हैं, लेकिन इन्हें आसानी से मिलाया जा सकता है।
| पैरामीटर | प्रासंगिक परिदृश्य | HJT | TOPCon | BC |
|---|---|---|---|---|
| तापमान गुणांक | उच्च तापमान वाले परिदृश्य (मॉड्यूल >50°C) | -0.24%/℃ | -0.29%/℃ | -0.26%/℃ |
| कम रोशनी प्रतिक्रिया | कम विकिरण वाले परिदृश्य (<400 W/m²) | सर्वोत्तम | अच्छा | कमजोर |
गर्म, बादल वाले गर्मी के दिन, उच्च तापमान और कम रोशनी एक साथ होते हैं, और HJT दोनों में आगे रहता है, जिससे इसका लाभ और बढ़ जाता है। ठंडे, बादल वाले सर्दियों के दिन, कम तापमान तापमान गुणांक के प्रभाव को कम कर देता है, और कम रोशनी प्रतिक्रिया प्रमुख हो जाती है। तापमान गुणांक का उपयोग कम रोशनी के प्रदर्शन को समझाने के लिए न करें, और कम रोशनी के प्रदर्शन से तापमान गुणांक का अनुमान न लगाएं—ये दो अलग-अलग भौतिक मात्राएँ हैं।
कम रोशनी में अनुकूलन और UVID प्रतिरोध भी स्वाभाविक रूप से भौतिक रूप से परस्पर अनन्य नहीं हैं। कम रोशनी विद्युत हानि तंत्रों (Rsh, n) पर निर्भर करती है, जबकि UVID सामग्री स्थिरता (पैसिवेशन-परत रासायनिक बंध, 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 सीधा संकेतक: शंट प्रतिरोध Rsh।
I-V परीक्षण में, सेल का Rsh जितना अधिक होगा, उसके कम रोशनी में अच्छा प्रदर्शन करने की संभावना उतनी ही अधिक होगी। यदि किसी बैच में Rsh का व्यापक वितरण हो और कम-Rsh सेलों का अनुपात अधिक हो, 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 सेलों में Rsh कम होने की संभावना है। यह पहले उल्लिखित "खाई किनारे रिसाव" से मेल खाता है—यह एक समस्या है जिसके लिए संरचना स्वाभाविक रूप से प्रवण है।
TOPCon लाइनें: Rsh 1000 Ω·cm² से ऊपर आम तौर पर सामान्य है; 500 से नीचे किनारे अलगाव या पैसिवेशन परत में पिनहोल 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 आम है। लेकिन HJT सेल पर कम Rsh आमतौर पर TCO और a-Si:H इंटरफेस पर कुछ गलत होने का संकेत देता है।
सारांश
कम-रोशनी प्रतिक्रिया का भौतिकी लेजर: HJT सर्वश्रेष्ठ 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 रोशनी जितनी कम होगी, अंतर उतना ही व्यापक होगा। लेकिन केवल तकनीकी मार्ग से निर्णय न लें—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 Nord कागोशिमा क्षेत्र परीक्षण, TÜV Rheinland चेंगदू क्षेत्र परीक्षण, CGC हैनान क्षेत्र परीक्षण, स्टेट ग्रिड झांगबेई क्षेत्र परीक्षण, कार्बन सर्च मूल्यांकन प्रयोगशाला बहु-आपूर्तिकर्ता तुलना 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।
