近年來，尤其是2025年，光伏行業(yè)正面臨產(chǎn)能過剩、價(jià)格戰(zhàn)、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)等“內(nèi)卷”挑戰(zhàn)。晶硅價(jià)格屢創(chuàng)新低，組件價(jià)格跌至每瓦0.7元，企業(yè)利潤(rùn)空間壓縮。

近日，六部門聯(lián)合發(fā)文，聚焦光伏“反內(nèi)卷”，重點(diǎn)打擊虛假營(yíng)銷、低質(zhì)低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)等違法違規(guī)行為，從政策層面推動(dòng)行業(yè)從“規(guī)模擴(kuò)張”向“質(zhì)量效益”轉(zhuǎn)型。在這樣的市場(chǎng)環(huán)境下，光伏行業(yè)亟需技術(shù)創(chuàng)新和差異化競(jìng)爭(zhēng)，BC電池技術(shù)逐漸成為行業(yè)主流，鈣鈦礦技術(shù)雖未達(dá)到量產(chǎn)卻備受青睞。本文僅就“BC”電池新技術(shù)下，揭開電流檢測(cè)帶來什么樣的新挑戰(zhàn)與應(yīng)用的面紗。

BC電池技術(shù)

1. 技術(shù)原理

BC（背接觸）電池，全稱背接觸電池（Back Contact Cell），屬于第三代電池技術(shù)，目前有HPBC、TBC、HBC三大技術(shù)路線。BC核心特點(diǎn)是將電池的正負(fù)極金屬接觸全部移至背面，正面無遮擋，最大化光吸收面積。主流BC電池包括IBC（交叉指式背接觸）和HBC（異質(zhì)結(jié)背接觸）兩種結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)TOPCon電池相比，BC電池消除了正面金屬電極的遮光損失，理論效率極限高達(dá)29.1%，接近晶硅電池的物理極限。目前，BC電池的量產(chǎn)效率已突破27%，較TOPCon電池領(lǐng)先1.6%。

1. 技術(shù)特點(diǎn)

• BC電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于正面無柵線，正面無柵線設(shè)計(jì)可提升發(fā)電量5-8%，這種正面無遮擋結(jié)構(gòu)完全消除柵線電極造成的遮蔽損耗，實(shí)現(xiàn)入射光子的最大利用，較常規(guī)太陽能電池短路電流Jsc可提高7%左右，轉(zhuǎn)換效率較PERC技術(shù)提升1-2個(gè)百分點(diǎn)，量產(chǎn)效率已突破26%；
• 組件封裝更為方便靈活，從常規(guī)的“Z”字形焊接更改為全背面“一”字形焊接，避免常規(guī)的復(fù)雜封裝流程，并且可有效提升組件抗隱裂能力，如某頭部企業(yè)HPBC電池的邊緣應(yīng)力相較傳統(tǒng)非BC類電池片邊緣應(yīng)力減少48%；
• 外形美觀，正面色調(diào)更均勻美觀，適用于分布式光伏和建筑一體化。

BC技術(shù)與傳統(tǒng)PERC、TOPCon技術(shù)的區(qū)別：

1.電極位置：BC技術(shù)將正負(fù)電極全部移至電池背面，正面沒有金屬柵線遮擋，提升光利用率，而PERC和TOPCon的電極位于正面。

2.大電流輸出：BC電池通常采用更大尺寸的硅片（如182mm、210mm）和更高效的轉(zhuǎn)換技術(shù)，其單串電池產(chǎn)生的電流比傳統(tǒng)組件大得多。

3.系統(tǒng)復(fù)雜度高：為了最大化發(fā)電效率和實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維，BC系統(tǒng)通常需要配備優(yōu)化器或微型逆變器，這些功率電子設(shè)備對(duì)電流檢測(cè)的精度、速度和可靠性要求極高。

BC技術(shù)面臨的電流檢測(cè)挑戰(zhàn)

基于以上特點(diǎn)，電流檢測(cè)主要面臨以下幾大挑戰(zhàn)：

1. 高電流與空間限制的矛盾

BC組件的單串電流可能高達(dá)20A甚至30A以上。然而，集成在優(yōu)化器或微型逆變器中的電流傳感器不宜做得過大，以節(jié)省寶貴的PCB空間并控制成本。如果采用傳統(tǒng)的分流電阻方案在測(cè)量如此大的電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯著的功率損耗（P = I2R），導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，降低系統(tǒng)效率，并可能因溫漂影響測(cè)量精度。

2. 對(duì)測(cè)量精度的極致要求

優(yōu)化器和微型逆變器依賴于精確的電流測(cè)量來實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）。MPPT算法的效果直接決定了發(fā)電量的多少。微小的電流測(cè)量誤差會(huì)導(dǎo)致MPPT偏離最佳工作點(diǎn)，造成顯著的發(fā)電量損失。此外，精確的電流檢測(cè)也是實(shí)現(xiàn)組件級(jí)監(jiān)控和故障診斷（如電弧故障檢測(cè)AFCI）的基礎(chǔ)。

通常光伏組件的工作環(huán)境溫度范圍比較寬（如-40℃ 至 85℃+），傳感器必須在整個(gè)溫度范圍內(nèi)保持極高的精度，溫漂系數(shù)需要非常低。而且在整個(gè)電流測(cè)量范圍內(nèi)，輸出信號(hào)必須與輸入電流保持良好的線性關(guān)系，不能出現(xiàn)畸變。

3.高頻開關(guān)噪聲的干擾

優(yōu)化器和微型逆變器是開關(guān)電源設(shè)備，其內(nèi)部的功率MOSFET/IGBT以高頻（幾十kHz到幾百kHz）開關(guān)。這會(huì)產(chǎn)生巨大的電磁干擾（EMI）和共模噪聲。電流傳感器必須具有極強(qiáng)的抗干擾能力，能夠抑制高頻噪聲，并準(zhǔn)確提取出真實(shí)的直流或低頻電流信號(hào)，而不能被開關(guān)噪聲“淹沒”或誤導(dǎo)。傳統(tǒng)的開環(huán)霍爾傳感器在這方面可能表現(xiàn)不佳。

4. 隔離與安全要求

光伏系統(tǒng)存在高直流電壓（可達(dá)1000V+）。電流傳感器必須提供可靠的電氣隔離，將檢測(cè)電路（低壓側(cè)）與功率電路（高壓側(cè)）完全隔離開，以確保系統(tǒng)安全和人身安全。所以電流傳感器必須在滿足高隔離電壓（如加強(qiáng)絕緣等級(jí)）的同時(shí)，還不能犧牲傳感器的精度、帶寬和尺寸。

5. 成本壓力

雖然BC是高端技術(shù)，但光伏行業(yè)對(duì)成本極其敏感。為每個(gè)優(yōu)化器或微逆配備一個(gè)高性能、高可靠的電流傳感器，不能帶來過高的成本增加。

應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的解決方案與技術(shù)趨勢(shì)

針對(duì)以上挑戰(zhàn)，行業(yè)可從傳感器技術(shù)本身和系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)層面尋求解決方案：

1. 先進(jìn)的磁感應(yīng)傳感器（主流方向）

這類傳感器基于霍爾效應(yīng)或磁阻效應(yīng)，天然電氣隔離，幾乎無功率損耗，非常適合高電流檢測(cè)。

??閉環(huán)霍爾電流傳感器：

采用“磁平衡”原理，通過次級(jí)補(bǔ)償線圈使磁芯始終處于零磁通狀態(tài)。補(bǔ)償電流的大小即精確反映了被測(cè)電流。此類傳感器精度極高（通常<0.5%）、低溫漂、高線性度、卓越的抗干擾能力。是目前應(yīng)對(duì)BC技術(shù)挑戰(zhàn)的最優(yōu)但成本也較高的方案。

??開環(huán)霍爾電流傳感器：

直接測(cè)量磁芯中的磁通量來?yè)Q算電流。優(yōu)勢(shì)是成本較低、尺寸小。劣勢(shì)也明顯：精度和溫漂通常不如閉環(huán)方案，對(duì)外界磁場(chǎng)干擾更敏感。需要通過軟件校準(zhǔn)和屏蔽設(shè)計(jì)來改善。

??隧道磁阻（TMR）電流傳感器：

利用TMR元件，其磁阻變化率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)霍爾元件。優(yōu)勢(shì)：具有超高靈敏度和信噪比，精度可媲美甚至超越閉環(huán)霍爾，同時(shí)尺寸可以做得更小。是近年來發(fā)展迅速的新興技術(shù)，非常有前景。

2. 改進(jìn)的分流器方案

使用極低阻值的分流電阻（例如50μΩ或更低），結(jié)合高性能、低漂移的運(yùn)算放大器，可以最大限度地減少功率損耗和溫升。優(yōu)勢(shì)：成本最低、帶寬極高。劣勢(shì)：依然存在損耗和發(fā)熱問題，且無法提供天然電氣隔離，需要額外的隔離放大器或數(shù)字隔離器，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性。在空間極其緊湊的微逆中應(yīng)用較少，在一些優(yōu)化器中仍有使用。

綜合以上分析，在光伏BC技術(shù)中，電流傳感器面臨的挑戰(zhàn)核心是：在極其緊湊的空間內(nèi)，以高性價(jià)比的方式，精確、可靠、隔離地測(cè)量日益增大的直流電流，并抵御嚴(yán)苛的環(huán)境和開關(guān)噪聲干擾。??

應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，高性能的磁感應(yīng)電流傳感器，特別是閉環(huán)霍爾和TMR技術(shù)正成為主流選擇。它們憑借無損耗、高隔離、高精度和高可靠性的特點(diǎn)，很好地契合了BC系統(tǒng)優(yōu)化器和微型逆變器的需求，為提升整個(gè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率和智能化水平提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。

CR1A H00 系列閉環(huán)霍爾電流傳感器簡(jiǎn)介

CR1A H00是芯森電子自主研發(fā)的基于霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器，額定量程從50A至300A可用于測(cè)量直流、交流和脈沖電流等。

產(chǎn)品特性：

• 基于霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器
• 原邊和副邊之間絕緣
• 原材料符合UL 94-V0
• 優(yōu)異的線性度
• 出色的精度
• 低溫漂
• 沒有插入損耗
• 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):

n IEC 60664-1:2020

n IEC 61800-5-1:2022

n IEC 62109-1:2010

參數(shù)特點(diǎn)：

• 電流輸出
• 供電電壓：±12V~±15V
• 額定量程：±50~300A
• 測(cè)量范圍：±70~500A
• 工作范圍：-40~85°C
• 精度@ IPN：±0.5%
• 響應(yīng)時(shí)間：0.5μs
• 絕緣耐壓：4.2kV
• 頻帶寬度：200kHz
• 線性度：0.2%