Back-Contact-Technologie: Wie LONGi HPBC 2.0-Technologie die Leistung bei teilweiser Verschattung verbessert.

Wer sich mit Solarenergie auskennt, kennt die Frustration: Ein kleiner Schattenfleck von einem Baum oder Schornstein kann zu einem unverhältnismäßigen Leistungsabfall führen. Traditionelle Solarmodule reagieren bei Verschattung äußerst empfindlich. Selbst wenn nur ein kleiner Teil der Fläche blockiert ist, belaufen sich die Ertragsverluste typischerweise auf 15–25%. In schwereren Fällen berichten Studien und Feldtests von Verlusten von 30–40 %, und in Extremszenarien – wenn eine einzelne Zelle in einem String verschattet wird – können ganze Module mehr als die Hälfte ihrer Leistung verlieren. Diese Bandbreite zeigt, warum Verschattung eines der kritischsten Leistungsrisiken im herkömmlichen Solardesign ist.

LONGi’s Hybrid Passivated Back Contact (HPBC)-Technologie markiert einen bedeutenden Fortschritt im Zellendesign. Sie wurde erstmals im November 2022 mit der Hi-MO-6-Serie eingeführt und 2024 mit der Hi-MO X10 weiterentwickelt; HPBC verlegt alle elektrischen Kontakte auf die Rückseite der Zelle. Diese Architektur maximiert die Lichtabsorption auf der Vorderseite und ermöglicht den Stromfluss über mehrere Pfade, wodurch der Leistungsabfall bei teilweiser Verschattung reduziert wird. Mit HPBC 2.0 geht LONGi einen weiteren Schritt und führt einen integrierten Verschattungsoptimierer ein. Diese Funktion lenkt den Strom intelligent um verschattete Bereiche herum, zum Beispiel um ein Blatt oder einen Zweig, und sorgt dafür, dass das Modul auch unter nicht optimalen Bedingungen eine höhere Ausgangsleistung behält.

Für Hausbesitzer und Unternehmen bedeutet dies höhere Erträge dort, wo teilweise Verschattung bislang ein limitierender Faktor war.

Was ist HPBC 2.0-Technologie?

HPBC steht für Hybrid Passivated Back Contact, eine von LONGi entwickelte Solarzell-Architektur. Dieses Design vereint fortschrittliche Passivierungstechniken mit einem vollständigen Back-Contact-Layout, wodurch die Vorderseite frei von Metallrasterlinien bleibt. Der Verzicht auf Metallisierung an der Vorderseite verbessert das Erscheinungsbild, doch wichtiger ist, dass die Zelle mehr Photonen aufnehmen kann. Das Ergebnis ist eine höhere Umwandlungseffizienz und eine grundlegend andere Art der Stromführung, die den Leistungsabfall bei Verschattung reduziert.

LONGi’s HPBC 2.0-Technologie hat unter Laborbedingungen einen Weltrekord-Wirkungsgrad von 25,4 % für Module erreicht, unabhängig bestätigt vom Fraunhofer ISE. Diese Zahl demonstriert das ultimative Potenzial der Technologie. Die Hi-MO X10-Serie, aufgebaut auf der gleichen HPBC 2.0-Plattform, erreicht kommerzielle Modulwirkungsgrade von bis zu 24,8 % und Leistungsausgänge von bis zu 670 W.

Dank seinem optimierten Strommanagement und integrierter Verschattungssteuerung kann HPBC 2.0 den Leistungsabfall durch teilweisen Schatten um bis zu 70 % im Vergleich zu konventionellen Modulttechnologien reduzieren und so eine stabile Energieerzeugung auch in komplexen Dachumgebungen sicherstellen.

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Warum herkömmliche Module im Schatten Schwierigkeiten haben

Herkömmliche PERC- und TOPCon-Module verschalten Zellen in Serie, ähnlich einer Lichterkette. Wenn ein Teil einer Zelle verschattet wird, erhöht sich der Widerstand für den gesamten String und die Leistung sinkt. Selbst eine leichte Verschattung von 5 % der Moduloberfläche kann Ertragsverluste von 15–25 % oder mehr verursachen. Diese strukturelle Schwäche hat die Solarleistung in bebauten Umgebungen, wo Schornsteine, Bäume oder nahegelegene Gebäude zeitweilige Schatten werfen, immer eingeschränkt.

Back-Contact-Design: Wie HPBC 2.0 Schatten anders handhabt

In HPBC 2.0-Zellen befinden sich sowohl positive als auch negative Kontakte auf der Rückseite in einem interdigitierten Muster. Dies eröffnet die Frontseite vollständig für die Lichtabsorption und reduziert die optische Verschattung. Anstatt den Strom über eine einzige Route zu zwingen, ermöglicht das Rückseiten-Design von HPBC, verschattete Bereiche zu umgehen, indem er über alternative Pfade fließt. Dies ist vergleichbar mit einer Umleitung des Verkehrs um eine gesperrte Straße. Gemeinsam sorgen diese Merkmale für eine stabilere Stromausgabe. Laut Tests des CPVT erzielten LONGi’s HPBC 2.0-Module tägliche Zuwächse von über 10 % gegenüber konventionellen Modulen in dynamischen Verschattungsszenarien. In realen Projekten berichten Kunden von deutlichen Verbesserungen. Eine Installation, die Baumschatten ausgesetzt war, verzeichnete nach dem Umstieg auf HPBC-Module einen Produktionsanstieg von nahezu 18 %, wobei der größte Nutzen am späten Nachmittag bestand, wenn Schatten zuvor zu schweren Verlusten führten.

Vergleich HPBC 2.0, TOPCon und PERC

Der heutige Solarmarkt bietet im Wesentlichen drei Schlüsseltechnologien. So schneidet LONGis HPBC 2.0 im Vergleich zu den beiden herkömmlichen Technologien ab.

Technologische Merkmale erklärt

LONGi’s Back-Contact-Technologie HPBC 2.0

HPBC 2.0 markiert die nächste Evolutionsstufe von LONGis Back-Contact-Technologie. Aufbauend auf der ersten Generation Hi-MO 6, eingeführt 2022, kombiniert die Hi-MO X10, eingeführt 2024, eine saubere Front ohne Raster und ein integriertes Verschattungsoptimierungs-Layout. Diese Innovation erhöht nicht nur die Effizienz auf Rekordwerte von 26,6 % auf Zellebene und 24,8 % auf Modulebene, sondern sorgt auch für eine stabilere Leistung, wenn Teile eines Panels verschattet sind. Mit seiner höheren Grundwirkungsgrad und verbesserter Realwelt-Robustheit ist HPBC 2.0 besonders attraktiv für Dächer, Fassaden, kommerzielle und industrielle (C&I) Projekte sowie Großanlagen, bei denen Energiedichte und Zuverlässigkeit direkt den Systemertrag beeinflussen. Hier eine Zusammenfassung der wichtigsten Merkmale:

Schattenfreie Frontfläche: Durch das Versetzen beider elektrischer Kontakte auf die Rückseite der Zelle bleibt die Frontfläche vollständig frei von Hindernissen, sodass das Licht die lichtabsorbierende Schicht maximal erreicht.

Verbesserte Lichtabsorption: Eine mehrschichtige Antireflexionsbeschichtung und eine verbesserte Mikroraster-Homogenität verringern die Reflektion kurzwelligeren Lichts, fangen mehr Sonnenlicht ein und erhöhen den Kurzschlussstrom.

Erhöhte Leerlaufspannung: Der Einsatz eigener bipolarer Hybridpassivierungstechnologie erhöht die Leerlaufspannung und trägt so zu einer höheren Gesamtzellen-Effizienz bei.

Reduzierte Verluste durch Verschattung und Hotspots: Bipolare niederohmige Passivierungskontakte und Verschattungs-Optimierungstechnologie senken die Leistungsverluste durch Verschattung um über 70 % und reduzieren Hotspot-Temperaturen um 28 %.

Verbesserte Zuverlässigkeit und Langlebigkeit:

• Gleichmäßige Passivierung minimiert UV-induzierte Alterung, erhöht Langzeit-Effizienz und Widerstandsfähigkeit.
• Der Einsatz dickerer, robusterer proprietärer TaiRay-Wafer erhöht die mechanische Stabilität und reduziert das Risiko von Mikrorissen, was die Modulzuverlässigkeit erhöht.
• Die spezielle 0BB (Zero Busbar) Struktur erhöht weiter die Modulleistung und Zuverlässigkeit.

Überlegene Temperaturleistung: Die Technologie zeichnet sich durch einen Leistungs-Temperaturkoeffizienten von -0,26 %/°C aus, eine Verbesserung von 0,03 %/°C gegenüber TOPCon-Modulen, was eine überlegene Leistung in heißen Klimazonen sicherstellt.

Erhöhte Widerstandsbeständigkeit: HPBC 2.0-Module zeigen eine überlegene Widerstandsfähigkeit gegen UV-induzierte Alterung, Feuchtigkeits- und Temperaturwechsel im Vergleich zu früheren Technologien.

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PERC (Passivated Emitter and Rear Cell)

Diese Technologie war lange Zeit das Arbeitspferd der Solarindustrie. Gegenüber herkömmlichen Al-BSF-Zellen ergänzt PERC eine dielektrische Passivierungsschicht und lokal geöffnete Rückkontakte, wodurch Rekombination reduziert und ungenutzte Photonen zurück in die Zelle reflektiert werden. Diese Verbesserung führt oft zu einem Wirkungsgradgewinn von bis zu ca. 1–2 Prozentpunkten in hochwertiger Praxis. Heute erreichen kommerzielle PERC-Module typischerweise etwa 20–21,5 % Effizienz. Allerdings nähert sich die praktische Obergrenze, und die Architektur weist Verwundbarkeiten wie lichtinduzierte Alterung oder LeTID auf – insbesondere bei p-dotierten Formulierungen. Viele Hersteller verlagern daher zu n-Typ- und Back-Contact-Alternativen wie TOPCon und Back-Contact-Technologie, die höhere Effizienzpotenziale und größere Degradationsresistenz versprechen.

TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact)

Es baut auf PERC auf, indem eine dünne Tunneloxid-Schicht und eine dotierte Polysilizium-Schicht auf der Rückseite hinzugefügt werden. Diese Konfiguration reduziert Rekombinationsverluste und unterstützt eine höhere Leerlaufspannung. In kommerziellen Modulen erreicht TOPCon routinemäßig ca. 22–23 % Effizienz, und fortgeschrittene Zellendesigns treiben in Richtung 24–25 %. Da seine Fertigungsschritte weitgehend kompatibel mit PERC-Produktionslinien sind, ist TOPCon ein attraktiver Upgrade-Pfad für bestehende Fertigungsstätten.

Die Zukunft der Back-Contact-Technologie

Die Zukunft der Back-Contact-Technologie gilt weithin als eine der vielversprechendsten Richtungen in der Solarbranche. Experten wie Radovan Kopecek vom ISC Konstanz sagen voraus, dass BC-Zell- und Modulproduktion bis 2030 weltweit auf 1 TW anwachsen könnte und dies als »letzter Evolutionsschritt für kristallines Silizium« bezeichnet wird. Laut Kopecek wird der Ablauf wichtiger BC-Patente um 2028 die Marktdurchdringung beschleunigen und die Eintrittsbarrieren für weitere Hersteller senken. TÜV Rheinland und andere Zertifizierungsstellen heben die architektonischen Stärken von BC hervor – eine klare, ungehinderte Frontfläche und ein höheres Umwandlungspotenzial – als Gründe, warum es gut positioniert ist, zur nächsten Mainstream-PV-Technologie zu werden. Die Aussichten werden durch Branchenfahrpläne gestärkt: Die International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV) sieht BC-Designs, die im späten 2020er-Jahren einen stetig wachsenden Anteil neuer Installationen erfassen, insbesondere mit starken Aussichten auf Dachanlagen, Fassaden und verteilte Erzeugung. Mit realweltlichen Vorteilen bei Verschattung, langfristigen Zuverlässigkeitsverbesserungen und Rekordwirkungsgrad-Benchmarks wird BC zunehmend nicht mehr als Nische gesehen, sondern als Eckpfeiler-Technologie, die die nächste Wachstumsphase der Solarenergie definieren wird.

Die Führung von LONGi sieht Back-Contact-Technologie als zentralen Bestandteil der Zukunft der Branche. „In den nächsten fünf bis sechs Jahren werden Back-Contact-Zellen der Mainstream des kristallinen Siliziums sein“, sagte LONGi-Vorsitzender Zhong Baoshen im Jahr 2023.

Ist LONGi’s HPBC 2.0 die richtige Wahl für Sie?

Wenn Sie entscheiden, ob HPBC 2.0 und die damit verbundenen Hi-MO X10-Serien zu Ihrem Projekt passen, berücksichtigen Sie folgende Faktoren:

• Verschattungsgrad: Wenn Ihr Standort teilweise verschattet ist, kann HPBC 2.0 die reale Energieausbeute deutlich erhöhen.
• Optische Anforderungen: Die schlanke, einheitliche Frontseite spricht Hausbesitzer und Architekten an.
• Flächenbeschränkungen: Wenn wenig Dachfläche zur Verfügung steht, kann eine höhere Effizienz pro Quadratmeter entscheidend sein.
• Budget: HPBC 2.0 liefert zusätzlichen Energieertrag, der höhere Anschaffungskosten kompensiert.
• Klimabedingungen: HPBCs stabiler Temperaturkoeffizient sorgt auch in heißen Regionen für verlässliche Erträge.
• Geringlast-Dächer: LONGi präsentierte außerdem ein Leichtbau-Modul mit HPBC 2.0, das 30 % leichter ist als herkömmliche Single-Glass-Module, genannt Hi-MO X10 Guardian Light Design.
• Hohe Rendite, schneller ROI: Für C&I-Projekte sorgt HPBC 2.0 für schnelleres ROI und höhere Langzeit-Erträge. Die überlegene Effizienz und Verschattungstoleranz verbessern den kurzfristigen Cashflow und maximieren gleichzeitig den langfristigen Wert.

HPBC 2.0 ist eine Option auch unter herausfordernden Bedingungen – im Premiumsegment und darüber hinaus

Durch eine Neudefinition der Lichtgewinnung und Stromführung von Zellen geht HPBC 2.0 einer der langlebigsten Schwachstellen der Solarenergie an: Schattenempfindlichkeit. Diese Innovation hat die Back-Contact-Technologie über Premium-Dächer hinaus zugänglich gemacht und ihre Vorteile auf ein breiteres Anwendungsspektrum ausgeweitet. Mit seiner höheren Umwandlungseffizienz, überlegener Verschattungstoleranz, nachgewiesener Widerstandsfähigkeit gegen Schnee, Hagel und hohe Winde sowie stabilem Langzeit-Ausgang ist HPBC 2.0 eine attraktive Wahl für alle Bereiche – privat, gewerblich, industriell und Großanlagen.

Für C&I-Kunden liefert BC schnelleren ROI durch höhere Erträge pro Quadratmeter, während in Großanlagen die Flächennutzungseffizienz steigt, BOS-Kosten reduziert werden und die Energieerzeugung über die gesamte Projektlaufzeit maximiert wird. Mit zunehmender Fertigung und sinkenden Kosten positioniert sich BC als führende Technologie in allen wichtigen Marktsegmenten. Für Hausbesitzer und Unternehmen mit Schattenherausforderungen, Leistungs- oder Designprioritäten bietet HPBC 2.0 eine Möglichkeit, höhere Erträge, größere Zuverlässigkeit und eine schlanke Optik zu sichern – und macht es zu einer der zukunftsweisendsten Solartechnologien von heute.

Erfahren Sie hier mehr über unsere Hi-MO X10 Series als Teil der EcoLife Series.