近年、特に2025年には、太陽光発電業界は生産能力過剰、価格戦、同質化競争などの「内巻き」の挑戦に直面している。結晶シリコンの価格はしばしば革新的で低く、コンポーネントの価格は1ワット当たり0.7元に下落し、企業の利益空間が圧縮された。
このほど、6部門が共同で発表し、太陽光発電の「反内巻き」に焦点を当て、虚偽のマーケティング、低品質の低価格競争などの違法違反行為を重点的に取り締まり、政策面から業界の「規模拡張」から「品質効果」への転換を推進した。このような市場環境の下で、光起電力業界は技術革新と差別化競争を必要とし、BC電池技術は次第に業界の主流となり、ペロブスカイト技術は量産に達していないが人気を集めている。本文は「BC」電池の新技術の下で、電流検出がどのような新しい挑戦と応用をもたらすかのベールをはがすだけである。
一、BC電池技術
1.技術原理
MBC（バックコンタクト）電池、全称バックコンタクト電池（Back Contact Cell）、第3世代電池技術に属し、現在HPBC、TBC、HBCの3つの技術路線がある。MBCコアの特徴は、電池の正負極金属接触をすべて裏面に移し、表面に遮蔽がなく、光吸収面積を最大化することである。主流BC電池はIBC（クロスフィンガーバックコンタクト）とHBC（ヘテロ接合バックコンタクト）の2つの構造を含む。BC電池は従来のTOPCN電池と比べて、正面金属電極の遮光損失を解消し、理論効率限界は29.1%に達し、結晶シリコン電池の物理限界に近い。現在、BC電池の量産効率は27%を突破し、TOPCN電池より1.6%リードしている。
2.技術特徴
BC電池の構造特徴は正面にゲート線がなく、正面にゲート線がない設計は発電量を5-8%向上させることができ、このような正面に遮蔽構造はゲート線電極による遮蔽損失を完全に除去し、入射光子の最大利用を実現し、従来の太陽電池短絡電流Jscより7%前後向上でき、変換効率はPERC技術より1-2ポイント向上し、量産効率は26%を突破した。
コンポーネントのパッケージはより便利で柔軟であり、従来の「Z」字形溶接から全裏面の「一」字形溶接に変更し、従来の複雑なパッケージプロセスを回避し、しかもコンポーネントの耐隠れ割れ能力を効果的に向上させることができ、例えばある頭部企業HPBC電池のエッジ応力は従来の非BC類電池シートのエッジ応力に比べて48%減少する、
外形が美しく、正面の色調がより均一で美しく、分布式光起電力と建築一体化に適している。
二、BC技術と伝統的なPERC、TOPCN技術の違い：
1.電極位置：BC技術は正負電極をすべて電池裏面に移動し、表面に金属ゲート線の遮蔽がなく、光利用率を向上させ、PERCとTOPCNの電極は正面に位置する。
2.大電流出力：BC電池は通常、より大きなサイズのシリコンシート（例えば182 mm、210 mm）とより効率的な変換技術を採用し、その単列電池は従来のモジュールよりもはるかに大きな電流を発生する。
3.システム複雑度が高い：発電効率を最大化し、インテリジェントな運行維持を実現するために、BCシステムは通常、電流検出の精度、速度、信頼性に極めて高い要求を持つ最適化器またはマイクロインバータを備える必要がある。
三、BC技術が直面する電流検出の挑戦
以上の特徴に基づいて、電流検出は主に以下のいくつかの大きな挑戦に直面している：
1.高電流と空間制限の矛盾
MBCコンポーネントの単一ストリング電流は、20 A以上30 A以上になる可能性があります。しかし、最適化器やマイクロインバータに統合された電流センサは、貴重なPCB空間を節約し、コストを制御するために、あまり大きくするべきではありません。従来のシャント抵抗方式を採用すると、このような大きな電流を測定する際に顕著な電力損失（P＝I²R）が発生し、発熱が深刻になり、システム効率が低下し、温度漂白により測定精度に影響を与える可能性がある。
2.測定精度の極致要求
最適化器とマイクロインバータは、正確な電流測定に依存して最大電力点追跡（MPPT）を実現する。MPPTアルゴリズムの効果は発電量の多さを直接決定した。微小な電流測定誤差はMPPTが最適動作点から外れ、顕著な発電量損失をもたらす。さらに、正確な電流検出は、アーク故障検出AFCIなどのコンポーネントレベルの監視と故障診断を実現するための基礎でもある。
通常、光起電力アセンブリの動作環境温度範囲は比較的広く（例えば、−40℃〜85℃+）、センサは温度範囲全体で極めて高い精度を維持しなければならず、温度漂流係数は非常に低い必要がある。また、電流測定範囲全体において、出力信号は入力電流と良好な線形関係を維持しなければならず、歪みが発生してはならない。
3.高周波スイッチングノイズの干渉
オプティマイザおよびマイクロインバータはスイッチング電源装置であり、内部の電力MOSFET/IGBTは高周波（数十kHzから数百kHz）でスイッチングされる。これにより、巨大な電磁干渉（EMI）とコモンモードノイズが発生します。電流センサは高周波ノイズを抑制し、スイッチングノイズに「水没」したり、誤って導かれたりすることなく、実際の直流または低周波電流信号を正確に抽出することができる非常に強い耐干渉能力を持っていなければならない。従来のオープンループホールセンサは、この点ではパフォーマンスが悪い可能性があります。
4.隔離と安全要件
光起電力システムには高直流電圧（1000 V+）が存在する。電流センサは、システムの安全性と身の安全性を確保するために、検出回路（低圧側）と電力回路（高圧側）を完全に分離する信頼性の高い電気的隔離を提供しなければならない。したがって、電流センサは、絶縁レベルを強化するなどの高い絶縁電圧を満たすと同時に、センサの精度、帯域幅、サイズを犠牲にすることはできません。
5.コスト圧力
BCはハイエンド技術ですが、光起電力業界はコストに非常に敏感です。最適化器ごとに高性能で信頼性の高い電流センサを搭載し、高コストの増加をもたらすことはできません。
課題に対応するソリューションとテクノロジーの動向
以上の課題に対して、業界はセンサ技術そのものとシステム設計の2つの面から解決策を求めることができる：
1.先進的な磁気誘導センサ（主流方向）
このようなセンサはホール効果または磁気抵抗効果に基づいており、天然電気的に隔離されており、電力損失がほとんどなく、高電流検出に最適である。
•閉ループホール電流センサ：
「磁気平衡」原理を用いて、二次補償コイルを通じて磁心を常にゼロ磁束状態にする。補償電流の大きさは測定電流を正確に反映している。このようなセンサは非常に精度が高く（通常<0.5%）、低温漂亮、高線性度、卓越した耐干渉能力を有する。現在BC技術の課題に対応するのに最適でありながらコストも高い方案である。
•オープンループホール電流センサ：
磁心中の磁束を直接測定して電流を換算する。メリットはコストが低く、サイズが小さいことです。劣勢も明らかである：精度と温漂は通常閉ループ方式に及ばず、外部磁場干渉に対してより敏感である。ソフトウェアのキャリブレーションとマスク設計によって改善する必要があります。
•トンネル磁気抵抗（TMR）電流センサ：
TMR素子を用いて、その磁気抵抗変化率は従来のホール素子よりはるかに高い。利点：超高感度と信号対雑音比があり、精度は閉ループホールに匹敵し、さらに超えることができ、同時にサイズはより小さくすることができる。近年急速に発展している新興技術であり、非常に将来性がある。
2.改良された分流器方案
極めて低い抵抗値のシャント抵抗（例えば50μΩ以下）を用いて、高性能、低ドリフトの演算増幅器を結合することにより、電力損失と温度上昇を最大限に低減することができる。利点：コストが最も低く、帯域幅が非常に高い。劣勢：依然として損失と発熱の問題が存在し、天然電気隔離を提供することができず、追加の隔離増幅器またはデジタルアイソレータを必要とし、システムの複雑性を高めた。空間が極めてコンパクトなマイクロ逆での応用は少なく、一部の最適化器ではまだ使用されている。
以上の分析を総合して、光起電力BC技術において、電流センサが直面する挑戦の核心は：極めてコンパクトな空間内で、高性価比の方式で、日に日に増大する直流電流を正確、信頼性、隔離的に測定し、そして厳しい環境とスイッチングノイズ干渉を防止する。
これらの課題に対応して、高性能の磁気誘導電流センサ、特に閉ループホールとTMR技術が主流の選択肢となっている。それらは無損失、高隔離、高精度と高信頼性の特徴によって、BCシステム最適化器とマイクロインバータの需要によく適合し、光発電システム全体の発電効率と知能化レベルを高めるために重要な技術支持を提供した。
四、CR 1 A H 00シリーズ閉ループHall電流センサの概要
CR 1 A H 00はコア森電子が独自に開発したホール原理に基づく閉ループ（補償）電流センサであり、定格レンジは50 Aから300 Aまで直流、交流、パルス電流などの測定に用いることができる。
製品の特徴：
ホール原理に基づく閉ループ（補償）電流センサ
元辺と副辺の間の絶縁
原材料はUL 94-V 0に適合する
優れた線形度
優れた精度
低温漂亮
挿入損失なし
実行基準：
IEC 60664-1:2020
IEC 61800-5-1:2022
IEC 62109-1:2010
パラメータの特徴：
電流出力
給電電圧：±12 V ~±15 V
額定量程：±50 ~ 300 A
測定範囲：±70 ~ 500 A
動作範囲：-40 ~ 85°C
精度@IPN：±0.5%
応答時間：0.5μs
絶縁耐圧：4.2 kV
帯域幅：200 kHz
線形度：0.2%
