Refinamento Elétrico de Dupla Face Impulsiona o M10 Industrial

Resposta rápida: O refinamento elétrico bilateral é uma das rotas usadas para levar as células industriais M10 TOPCon além do platô de eficiência. O limite Auger — a perda por recombinação inerente a regiões de silício fortemente dopadas — é a restrição com que a otimização unilateral se depara, então a abordagem refina o comportamento elétrico tanto do emissor frontal quanto do contato traseiro, em vez de um de cada vez. Isso significa coordenar a resistência de folha do emissor, o contato passivante e a metalização para que os dois lados não entrem em conflito. Os ganhos envolvidos são pequenos por etapa, na região de meio por cento, e é por isso que o trabalho é feito como um refinamento coordenado, e não como uma única mudança de processo. Em uma linha de produção, isso se traduz em controle de receita e disciplina de medição, em vez de novos equipamentos.

Fabricação de Módulos Fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech

Introdução do Produto

"Pode TOPCon realmente extrair mais 0,5%? O limite do Auger já está praticamente na nossa cara."

Essa frase da sala de descanso resume praticamente a ansiedade partilhada de todos os que operam uma linha n-TOPCon nos últimos dois anos. Células M10 de tamanho completo, eficiência em produção em massa estagnada entre 25,5% e 26%, e cada 0,1% extra significa lutar contra recombinação, contacto e pasta de prata. Depois a Jinko, em conjunto com o Instituto de Materiais de Ningbo, publica este artigo na Nature Energy e empurra a eficiência certificada do TOPCon M10 industrial diretamente para 26,66%, e ainda por cima eleva casualmente a bifacialidade para 88,3%. Em uma frase: corrigir ambos os lados elétricos ao mesmo tempo, em vez de perseguir apenas a passivação ou apenas as linhas de grelha.

Yang, Z. et al. Dual-side electrical refinement enables efficient industrial tunnel oxide passivating contact silicon solar cells. Nat. Energy 11, 699-709 (2026). doi:10.1038/s41560-026-01982-2

26,66%, De Onde Veio Este Novo Passo

As "notícias de eficiência" do TOPCon no último ano tornaram-se honestamente um pouco cansativas de ver. 26,1%, 26,35%, maioritariamente modificação seletiva por laser ou pequenos ajustes no emissor de boro. Desta vez a linha da Jinko corta nos dois lados ao mesmo tempo:

• Superfície frontal: emissor de boro de alta resistência de folha mais otimização do padrão das linhas de grelha, reduzindo a recombinação e a perda de transporte.

• Superfície traseira: estrutura dupla de poly-Si/SiOx, bloqueando a difusão de prata, camada interna de alta cristalinidade, baixo fósforo inativo no substrato e afinamento local.

• Plataforma de certificação: células M10 industriais de tamanho completo, não amostras de laboratório.

Essa bifacialidade de 88,3% é na verdade mais chamativa do que a eficiência absoluta no mundo n-TOPCon, e explicarei porquê mais adiante.

Superfície Frontal: Emissor de Boro de Alta Resistência de Folha, Ousar Empurrá-lo

A velha contradição da superfície frontal do i-TOPCon: difusão de boro demasiado pesada e a recombinação Auger mais por concentração explode; demasiado leve e a resistência lateral do emissor aumenta, a corrente sob os dedos finos não pode ser recolhida, e volta-se a forçar o contacto com LECO.

O que este artigo faz (ver a série da Figura 2):

• Empurrar ativamente a resistência de folha do emissor de boro para cima, desde que a qualidade da passivação esteja lá e a resposta ao azul seja mantida.

• Refazer o padrão de barramento/dedos para que a perda de transporte lateral seja recuperada na etapa das linhas de grelha.

• No lado da metalização, usar uma abordagem tipo nano aquecimento Joule (o trabalho de base da mesma equipa em Zhou et al., Small 2025 está nas referências) para reduzir a resistência de contacto Ag-Si.

A comparação IQE/PL da Figura 2 mostra-o: a densidade de corrente de recombinação da superfície frontal j0 do grupo de emissor de alta resistência cai claramente, e o fator de preenchimento não colapsa, o que significa que a otimização das linhas de grelha mais o contacto local realmente recuperou o lado do transporte.

Reação instintiva de um engenheiro de linha: a maior armadilha com um emissor de boro de alta resistência não é o desempenho elétrico, é a janela de impressão e queima e a compatibilidade com o processo LECO. Esta é uma equipa da própria linha da Jinko (autores como Mao Jie e Wang Zhao são de Haining Jinko), o que significa que esta combinação de difusão de boro mais linhas de grelha muito provavelmente já correu o seu DOE na linha M10, não é uma receita puramente laboratorial.

Superfície Traseira: O Poly-Si Duplo É o Verdadeiro Trabalho Pesado

A secção da superfície traseira é a parte mais voltada para o engenheiro de todo o artigo (Figuras 3 e 4).

Todos conhecem as armadilhas em que a estrutura tradicional n+-poly / SiOx caiu:

• Durante a queima da pasta de prata, a Ag penetra em direção ao substrato ao longo dos contornos de grão, induzindo estados de interface, e a degradação induzida pela luz mais a escura explodem em conjunto.

• Camada de poly demasiado espessa e a absorção parasita traseira consome a bifacialidade; demasiado fina e a passivação mais o contacto não se mantêm estáveis.

A solução aqui é uma dupla camada traseira de óxido de túnel poly-Si (a TEM da Figura 3 torna clara a diferença de cristalinidade e distribuição de dopagem entre as duas camadas):

• A camada externa inclina-se para "defensiva": bloquear a difusão de prata, manter a passivação da interface de ser destruída pela metalização.

• A camada interna inclina-se para "ofensiva": alta cristalinidade mais concentração suprimida de P inativo no lado do substrato, para que a qualidade da passivação aumente (os dados de iVoc e j0 da Figura 4 confirmam isto).

• Camada de poly localmente afinada (provavelmente regiões LCO ou de janela aberta por laser): a transmissão traseira aumenta, a bifacialidade atinge 88,3%.

Nas curvas de comparação da Figura 4, o grupo de poly duplo em relação à linha de base de poly único:

• Voc mantém-se (graças à camada interna de alta cristalinidade mais baixo fósforo inativo).

• FF não é sacrificado (a difusão de prata é travada pela camada externa, a resistividade de contacto não explode).

• A bifacialidade passa de um TOPCon convencional ~80% para 88,3%, e isto importa mais para o custo de BOS do que os 0,3% na folha de eficiência.

Aplicação do Produto

Deixe de lado o reflexo de "artigo na Nature, deve ser caro". Para quem realmente opera uma linha n-TOPCon, há três coisas aqui que pode basicamente copiar diretamente:

• Deixe de se agarrar ao velho menu de 80-100 ohm/sq para o emissor de boro. Empurre-o mais alto, recalcule as linhas de grelha, reajuste a janela LECO, e 0,2-0,3% abs na superfície frontal está genuinamente ao alcance.

• Mude o poly traseiro de camada única para dupla. A camada externa não é necessariamente cara, é apenas mais uma camada CVD, mas a difusão de prata como modo de falha oculto é dinheiro real ao longo dos 25 anos de vida de um módulo bifacial.

• Troque o afinamento local do poli pela bifacialidade. É um negócio melhor do que apenas otimizar o vidro e encapsulante. 88% de bifacialidade com um seguidor solar, e a matemática do custo do kWh no lado da planta fala por si.

Claro que há armadilhas: o orçamento térmico do poly de dupla camada, o rendimento e a uniformidade do afinamento local por laser, e quão grande é a adaptação em relação a uma configuração inline existente. O artigo não vai explicitar isto, mas a Jinko ousou pendurar uma eficiência certificada por aí, o que diz que pelo menos a linha piloto M10 já está a correr sem problemas.

Pergunta aberta: dentro do atual orçamento térmico TOPCon de difusão de boro a alta temperatura de 1300+ mais LECO, você deveria empilhar outra camada de modificação seletiva a laser por cima (como a rota UV-ps no artigo de 26,35% do Wang Q)? Ou o duplo poli traseiro já esgotou o trade-off do triângulo passivação-contato-bifacialidade até seu limite, significando que o próximo passo deveria ser mudar para uma estrutura BC em vez de continuar espremendo o TOPCon?

Visão da Ooitech

O que é discretamente interessante aqui é que ambas essas alavancas, o emissor de boro com alta resistência de folha e o duplo poli traseiro, vivem quase inteiramente no lado da célula, mas o retorno aparece no nível do módulo através daquela bifacialidade de 88,3%. Numa linha de módulos, uma bifacialidade mais alta muda a forma como se pensa no layup, backsheet ou na escolha do vidro, e na tensão do stringer para células mais finas e mais frágeis, pelo que a janela de processo do lado do módulo tem de se mover com isso. Como construtores de linhas de módulos turnkey que trabalham em formatos desde M10 até shingled e TOPCon, acompanhamos de perto estas mudanças ao nível da célula, porque definem o ritmo daquilo que a linha a jusante tem de suportar. Se quiser ver como funciona realmente uma linha de produção de módulos moderna, o canal Ooitech no YouTube em www.youtube.com/ooitech vale uma inscrição.