Lộ trình công nghệ pin BC: Từ cấu trúc đến quy trình

TOPCon, IBC, TBC, HBC và HIBC thường được liệt kê như một cây phả hệ các từ viết tắt. Chúng nên được đọc như một chuỗi vấn đề: mỗi lộ trình tồn tại vì lộ trình trước đó để lại một tổn thất cụ thể chưa được giải quyết, và mỗi lộ trình di chuyển khó khăn sang một nơi khác.

Công nghệ Tế bào PV · Các Lộ trình Tiếp xúc Mặt sau · bởi Jerry, Ooitech

1. TOPCon: Làm Đúng Tiếp xúc Thụ động Trước tiên

TOPCon sử dụng một lớp silicon oxide siêu mỏng cộng với một lớp polysilicon pha tạp để tạo thành một tiếp xúc thụ động. Màng SiOx xử lý thụ động giao diện; polysilicon pha tạp xử lý vận chuyển chọn lọc hạt tải. Độ dày oxide, nồng độ pha tạp polysilicon và công thức ủ là ba nút điều chỉnh, và cùng nhau chúng giảm tái hợp tại tiếp xúc trong khi giữ tổn thất vận chuyển thấp.

Vấn đề đang được giải quyết là tái hợp tiếp xúc. Một tiếp xúc kim loại thông thường chạm trực tiếp vào silicon tạo ra tái hợp giao diện mạnh. Bằng cách tách thụ động khỏi chọn lọc hạt tải, TOPCon đạt được điện áp mạch hở cao hơn. Tuy nhiên, nó không loại bỏ lưới kim loại mặt trước, vì vậy che bóng mặt trước vẫn còn.

Hình 1: Một tiếp xúc thụ động polysilicon nội tại pha tạp carbon, với cấu trúc ở bên trái và dữ liệu iVoc, J0s và thời gian sống thu được qua các điều kiện lắng đọng ở bên phải. Công trình được công bố năm 2025 đã đẩy mật độ dòng bão hòa bề mặt xuống dưới 0,5 fA/cm² và kết nối cấu trúc với các ứng dụng tiếp xúc mặt sau.

2. IBC: Di chuyển Kim loại Mặt trước ra Mặt sau

IBC thực hiện một thay đổi cấu trúc thẳng thắn: cả tiếp xúc loại n và loại p đều di chuyển ra mặt sau. Mặt trước của tế bào không mang lưới kim loại nào cả, điều này giải phóng bề mặt mặt trước cho quản lý quang học và thiết kế thụ động. Với ít kim loại mặt trước chặn ánh sáng hơn, số lượng photon đi vào tấm wafer tăng lên và dòng ngắn mạch có nhiều không gian để phát triển.

Chi phí xuất hiện ở mặt sau. Trong khi một tế bào thông thường tách hai cực tính qua các mặt khác nhau, IBC phải xen kẽ các tiếp xúc loại n và loại p trên một bề mặt, giữ chúng cách ly điện, và sau đó kim loại hóa cả hai. Chiều rộng tiếp xúc, khoảng cách n/p, ranh giới cực tính, điện trở tiếp xúc và hình học lưới đều trở thành các biến số liên kết trên một mặt phẳng duy nhất.

Hình 2: Một chồng lớp POLO-IBC đơn giản hóa. Trong năm 2026, các tế bào POLO-IBC được chế tạo trên tấm wafer kích thước M2 với thiết bị công nghiệp đã đạt hiệu suất được chứng nhận 24,5 phần trăm. Phân tích tổn thất chỉ ra thụ động bề mặt mặt trước, tái hợp tại tiếp xúc bạc với vùng polysilicon loại n, và tái hợp và điện trở tiếp xúc trong vùng nhôm là các mục tiêu chính.

3. TBC: TOPCon Tham gia vào Cấu trúc Tiếp xúc Mặt sau

TBC là sự kết hợp của hai cái trước: TOPCon cung cấp tiếp xúc thụ động, IBC cung cấp kiến trúc tiếp xúc mặt sau. Kết quả là các tiếp xúc thụ động loại n và loại p được hình thành ở mặt sau, với mặt trước vẫn không có kim loại.

Lợi thế đến từ sự kế thừa. TBC xây dựng dựa trên công việc vật liệu và quy trình mà TOPCon đã công nghiệp hóa. Khó khăn còn lại là cụ thể: tiếp xúc thụ động loại p. Tái hợp giao diện và hành vi tiếp xúc của nó ảnh hưởng trực tiếp đến điện áp tế bào và hệ số lấp đầy, điều này khiến nó trở thành mục gating thay vì một chi tiết tối ưu hóa.

Hình 3: Cấu trúc và sơ đồ dải TBC (a, b) với bản đồ tiềm năng hiệu suất (c, d). Một nghiên cứu mô phỏng năm 2025 về các tham số thiết bị đã kết luận rằng TBC có tiềm năng hiệu suất tiếp cận 28 phần trăm một khi chất lượng wafer, thụ động bề mặt, tiếp xúc loại p và cấu trúc mặt sau được tối ưu hóa cùng nhau.

Nghiên cứu TBC có hệ quả hơn là về quy trình, không phải cấu trúc. Nếu một nhà sản xuất có thể tái sử dụng chồng lớp thụ động poly-Si/SiOx trưởng thành từ TOPCon và chỉ cải tạo lại tạo mẫu mặt sau và kim loại hóa, khoảng cách giữa một dây chuyền BC và một dây chuyền TOPCon hiện có sẽ thu hẹp đáng kể. Đó là lý do tại sao công việc TBC đã chuyển từ chính chồng lớp tiếp xúc sang hiệu suất tiếp xúc, trình tự tạo mẫu và kim loại hóa.

Hình 4: Một lộ trình đồng khuếch tán chi phí thấp đến tiền chất TBC, từ hình thành i-TOPCon LPCVD qua đồng khuếch tán hai tầng, cách ly laser, loại bỏ mặt nạ mặt sau và thụ động. Khuếch tán hai tầng với một ngân sách nhiệt duy nhất là điều giữ cho số bước và phơi nhiễm nhiệt có thể quản lý được.

4. HBC: Cùng Ý tưởng Từ Phía Dị thể

TBC tham gia tiếp xúc mặt sau thông qua TOPCon. HBC tham gia thông qua dị thể silicon: SHJ cung cấp tiếp xúc thụ động, IBC cung cấp cấu trúc tiếp xúc mặt sau, và cả hai cực tính đều kết thúc ở mặt sau.

SHJ hình thành tiếp xúc của nó từ silicon vô định hình nội tại và pha tạp, mang lại chất lượng thụ động giao diện cao. Kết hợp với lợi ích mặt trước của IBC, HBC có tiềm năng điện áp và dòng điện mạnh. LONGi đã báo cáo một tế bào HBC 27,30 phần trăm vào năm 2024, được chứng nhận bởi ISFH ở Đức.

Hình 5: Một chồng lớp HBC với ranh giới cực tính được làm nổi bật (a), và hai bố cục mặt sau với diện tích vùng của chúng (b, c). Khoảng cách giữa vùng chọn lọc electron và vùng chọn lọc lỗ trống rất hẹp, và tái hợp ở đó là một cơ chế tổn thất theo đúng nghĩa của nó thay vì một tác dụng phụ của dị thể.

Do đó tối ưu hóa HBC không thể dừng lại ở dị thể. Bởi vì các tiếp xúc loại n và loại p nằm cạnh nhau ở mặt sau, ranh giới cực tính giữa chúng trở thành một nguồn tái hợp riêng biệt kéo hệ số lấp đầy xuống. Nghiên cứu năm 2025 đã phân tích ranh giới này cụ thể, và nó là một trong những minh họa rõ ràng nhất về vấn đề BC nói chung: càng nhiều chức năng bạn đóng gói trên một bề mặt, các giao diện giữa chúng càng quan trọng.

5. HIBC: Các Tiếp xúc Thụ động Khác nhau trên Một Tế bào

TBC và HBC đều theo đuổi một hệ thống tiếp xúc duy nhất. HIBC đặt một câu hỏi khác: nếu các tiếp xúc passivation khác nhau có độ mạnh khác nhau, liệu có thể gán chúng cho các vùng khác nhau trên cùng một mặt sau theo nhu cầu của từng vùng hay không?

Câu trả lời được công bố trên Nature năm 2025 là có. HIBC kết hợp tiếp xúc tunnel polysilicon nhiệt độ cao với tiếp xúc heterojunction nhiệt độ thấp trên cùng một mặt sau, và sử dụng xử lý laser để tăng cường cục bộ vận chuyển trong tiếp xúc loại p. Kết quả là hiệu suất chuyển đổi 27,81 phần trăm với hệ số lấp đầy 87,55 phần trăm.

Hình 6: Kết quả thiết bị HIBC, bao gồm chồng lớp với vùng được xử lý laser (a), profile pha tạp (b), phân bố hiệu suất và hệ số lấp đầy có và không có xử lý laser (c, d), mạch tương đương và mặt cắt ngang (f), và đường cong J-V (g). Lưu ý rằng từ vựng đã thay đổi từ "cấu trúc nào thắng" thành "vùng nào cần gì".

Bước chuyển khái niệm quan trọng hơn con số. Mặt sau BC chứa một số vùng chức năng, và các vùng đó không có yêu cầu giống hệt nhau về passivation, độ chọn lọc hạt tải, điện trở tiếp xúc và kim loại hóa. HIBC cấu hình tiếp xúc theo từng vùng thay vì áp dụng một công nghệ tiếp xúc trên toàn bộ pin. Đó là một triết lý thiết kế khác, và đó là điểm mà lộ trình không còn là một cái thang.

6. Từ Đổi mới Cấu trúc đến Hợp tác Quy trình

Đặt năm tuyến vào một dòng và mô hình trở nên rõ ràng: mỗi bước giải quyết một vấn đề tái hợp hoặc quang học và giao cho bước tiếp theo một vấn đề sản xuất.

Hiệu suất càng cao, mặt sau càng phức tạp và cửa sổ quy trình càng hẹp. Tiếp xúc loại n, tiếp xúc loại p, ranh giới cực tính, lưới kim loại và các lỗ mở cục bộ đều phải nằm trong dung sai đồng thời. Sự trôi dạt kích thước hoặc biến động quy trình ở bất kỳ yếu tố nào trong số đó đều biểu hiện thành điện trở tiếp xúc, tổn thất tái hợp hoặc suy giảm thu thập dòng. Đây là bản chất của cụm từ "từ đổi mới cấu trúc đến hợp tác quy trình": vị thế dẫn đầu về hiệu suất giờ đây phụ thuộc vào việc giữ ổn định đồng thời nhiều quy trình liên kết.

7. Kim loại hóa: Hiệu suất và Bạc phải được Tối ưu hóa Cùng nhau

Kim loại hóa BC không phải là phiên bản mở rộng của in mặt trước. Cả hai cực tính đều ở mặt sau, vì vậy lưới phải thu thập dòng trong một khu vực hạn chế trong khi duy trì cách ly điện giữa các vùng cực tính đối lập liền kề. Chiều rộng ngón, bước ngón, busbar, pad tiếp xúc và diện tích tiếp xúc đều ảnh hưởng đến hiệu suất, và chúng tương tác với nhau.

Hình 7: Các tham số kim loại hóa mặt sau cho pin TBC. Hình học ngón, sắp xếp busbar, busbar kết nối và kích thước pad không phải là những lựa chọn độc lập; mỗi yếu tố đánh đổi điện trở nối tiếp với độ chính xác in và tiêu thụ bạc.

Một nghiên cứu năm 2026 về thiết kế lưới TBC đã phân tích các tham số này một cách hệ thống và đưa hiệu suất pin và tiêu thụ bạc paste vào một khung tối ưu hóa duy nhất, bao gồm chiều rộng ngón, bước ngón, busbar, pad tiếp xúc và bố cục không busbar. Kết luận thực tiễn là kim loại hóa BC phải được tối ưu hóa trên bốn trục cùng lúc: điện trở tiếp xúc, điện trở nối tiếp, độ chính xác in và tiêu thụ bạc.

Hình 8: Hiệu suất so với tiêu thụ bạc paste cho các số lượng busbar khác nhau và cho bố cục dựa trên pad so với không busbar (ZBB). Các đường cong phẳng dần, nghĩa là những gia tăng hiệu suất cuối cùng trở nên ngày càng đắt đỏ về bạc, và việc chọn bố cục dịch chuyển toàn bộ đường cong thay vì một điểm trên đó.

Đây là lúc nghiên cứu bắt đầu trông giống như mua sắm. Bạc là một chi phí thường xuyên tăng theo sản lượng sản xuất, và một thiết kế lưới mua hai phần mười phần trăm hiệu suất bằng cách tăng mạnh tiêu thụ paste là một đề xuất thương mại khác với một thiết kế đạt cùng hiệu suất với bản in tiết kiệm hơn.

8. IBC Chi phí Thấp: Loại bỏ Quang khắc khỏi Quy trình

Độ phức tạp sản xuất của IBC luôn là một câu hỏi công nghiệp hóa trọng tâm. Việc tạo các vùng loại n và loại p xen kẽ trên mặt sau theo truyền thống dựa vào quang khắc và các bước laser, và mỗi bước bổ sung thêm thiết bị, thời gian chu kỳ và chi phí.

Hình 9: Hai quy trình IBC không quang khắc được xây dựng trên rào cản khuếch tán in lụa, sử dụng emitter nổi mặt trước hoặc trường bề mặt mặt trước. Cả hai đều dựa vào thiết bị đã tiêu chuẩn trong các dây chuyền pin thay vì các nền tảng quy trình mới.

Một nghiên cứu năm 2026 đã chứng minh một tuyến IBC hoàn toàn in lụa, không quang khắc và không laser, sử dụng rào cản khuếch tán SiNx được tạo mẫu để đạt được khuếch tán boron và phosphorus chọn lọc và hoàn thiện pin trên thiết bị công nghiệp trưởng thành, đạt pin IBC mức 19 phần trăm. Con số tiêu đề cố ý không ngoạn mục. Điều mà công trình trả lời là liệu IBC có thể được chế tạo với ít bước quy trình hơn trên thiết bị đã tồn tại hay không, và câu hỏi đó quan trọng hơn đối với đầu tư thiết bị và chi phí sản xuất so với một kỷ lục phòng thí nghiệm khác.

Đọc cùng với công trình kim loại hóa, hướng đi là nhất quán: biên giới không còn là "cấu trúc này có thể đạt 28 phần trăm hay không", mà là "cấu trúc này có thể được sản xuất lặp lại, với ít bước hơn, trên các công cụ có thể được bảo trì và cung cấp ở quy mô công nghiệp hay không".

9. Điều này có ý nghĩa gì đối với việc lựa chọn thiết bị

Nếu nút thắt đã chuyển từ cấu trúc sang quy trình, thì các quyết định về thiết bị quan trọng cũng đã chuyển theo. Bốn trong số đó đáng để cân nhắc trước khi một dây chuyền BC được chỉ định.

HIBC là gì?

Câu hỏi thường gặp

Hybrid interdigitated back contact. Thay vì áp dụng một công nghệ tiếp xúc trên toàn bộ mặt sau, HIBC gán các loại tiếp xúc khác nhau cho các vùng mặt sau khác nhau theo nhu cầu của từng vùng, kết hợp tiếp xúc tunnel polysilicon nhiệt độ cao với tiếp xúc heterojunction nhiệt độ thấp và sử dụng xử lý laser để tăng cường cục bộ tiếp xúc loại p. Kết quả trên Nature năm 2025 là hiệu suất 27,81 phần trăm với hệ số lấp đầy 87,55 phần trăm.

Vì sao ranh giới cực tính là một vấn đề?

Bởi vì hai cực tính nằm cạnh nhau trên cùng một bề mặt. Nơi một vùng chọn lọc electron gặp một vùng chọn lọc lỗ trống, tái hợp tại ranh giới đó hoạt động như một đường tổn thất bổ sung và làm giảm hệ số lấp đầy. Đó là hệ quả trực tiếp của việc đóng gói cả hai tiếp xúc trên một mặt, và đó là lý do tối ưu hóa HBC không thể dừng lại ở chính heterojunction.

Tế bào BC sử dụng bao nhiêu bạc?

Đủ nhiều đến mức thiết kế lưới được coi là bài toán hiệu suất so với tiêu thụ thay vì thuần túy điện. Các nghiên cứu lưới TBC gần đây tối ưu hóa chiều rộng ngón, bước ngón, thanh cái và kích thước pad cùng với mức tiêu thụ bạc dán, và các bố cục zero-busbar được đánh giá cụ thể vì chúng dịch chuyển sự đánh đổi đó thay vì chỉ di chuyển dọc theo nó.

IBC có thể được sản xuất mà không cần quang khắc không?

Có, và đó là một hướng nghiên cứu đang hoạt động. Một nghiên cứu năm 2026 đã trình diễn một tuyến IBC in màn hình hoàn toàn, không quang khắc và không laser, sử dụng rào cản khuếch tán SiNx được tạo mẫu cho khuếch tán boron và phosphorus chọn lọc, được xây dựng trên thiết bị công nghiệp trưởng thành và đạt hiệu suất mức 19 phần trăm. Mục đích của công trình là đơn giản hóa quy trình thay vì một kỷ lục hiệu suất.

Một nhà máy mới nên lập kế hoạch cho tuyến nào?

Hãy bắt đầu từ nền tảng quy trình bạn đã có thay vì từ hiệu suất công bố cao nhất. TBC là bước ngắn nhất đối với một nhà sản xuất đang vận hành dây chuyền poly-Si TOPCon, vì nó tái sử dụng chồng thụ động đó. HBC đòi hỏi năng lực heterojunction. IBC độ phức tạp thấp phù hợp với các nhà sản xuất muốn tiếp xúc mặt sau mà không cần một quy trình dựa trên quang khắc. Xếp hạng hiệu suất được công bố và chi phí gia nhập thực tế là những thứ tự khác nhau.

Năm tuyến được hiểu rõ nhất như một chuỗi giải quyết vấn đề liên tục thay vì năm sản phẩm cạnh tranh. TOPCon đã giải quyết tái hợp tiếp xúc và để nguyên che bóng mặt trước. IBC loại bỏ kim loại mặt trước và chuyển khó khăn sang mặt sau. TBC và HBC mỗi bên cung cấp một hệ tiếp xúc khác nhau cho mặt sau đó. HIBC ngừng coi mặt sau là một bề mặt và cấu hình nó theo từng vùng. Điều tất cả chúng giờ chia sẻ là giới hạn không còn là sơ đồ cấu trúc: đó là kinh tế kim loại hóa, chất lượng cạnh và ranh giới, số bước quy trình và khả năng giữ nhiều quy trình ghép nối ổn định cùng lúc. Nếu bạn đang lập kế hoạch cho một dây chuyền định dạng BC hoặc TOPCon, hãy cho chúng tôi biết định dạng tế bào, sơ đồ tiếp xúc và định dạng mô-đun bạn đang nhắm tới, và chúng tôi sẽ xử lý cấu hình cắt, nối chuỗi và kiểm tra phù hợp.

BC, IBC, TBC, HBC và HPBC: sự khác biệt là gì

Toàn bộ quy trình sản xuất tế bào mặt trời TBC

Suy nghĩ cuối cùng

TOPCon so với BC: so sánh mặt sau