Peta Jalan Teknologi Sel BC: Struktur hingga Proses

TOPCon, IBC, TBC, HBC dan HIBC biasanya didaftar sebagai pohon keluarga akronim. Semuanya lebih baik dibaca sebagai rangkaian masalah: setiap jalur ada karena jalur sebelumnya meninggalkan kerugian spesifik yang belum terpecahkan, dan masing-masing memindahkan kesulitannya ke tempat lain.

Teknologi Sel PV · Jalur Back Contact · oleh Jerry, Ooitech

1. TOPCon: Benahi Passivation Contact Terlebih Dahulu

TOPCon menggunakan lapisan silikon oksida ultra-tipis ditambah lapisan polisilikon terdoping untuk membentuk passivation contact. Lapisan SiOx menangani passivasi antarmuka; polisilikon terdoping menangani transpor selektif pembawa muatan. Ketebalan oksida, konsentrasi doping polisilikon dan resep annealing adalah tiga variabelnya, dan bersama-sama menurunkan rekombinasi pada kontak sekaligus menjaga kerugian transpor tetap rendah.

Masalah yang dipecahkan adalah rekombinasi kontak. Kontak logam konvensional yang menyentuh silikon secara langsung menghasilkan rekombinasi antarmuka yang kuat. Dengan memisahkan passivasi dari selektivitas pembawa muatan, TOPCon mencapai tegangan rangkaian terbuka yang lebih tinggi. Namun, ini tidak menghilangkan kisi logam depan, sehingga peneduhan sisi depan tetap ada.

Gbr. 1: Passivation contact polisilikon intrinsik terdoping karbon, dengan struktur di kiri dan data iVoc, J0s serta lifetime yang dihasilkan pada berbagai kondisi deposisi di kanan. Karya yang dipublikasikan pada 2025 menurunkan kerapatan arus saturasi permukaan di bawah 0,5 fA/cm² dan menghubungkan struktur tersebut dengan aplikasi back-contact.

2. IBC: Pindahkan Logam Depan ke Belakang

IBC membuat perubahan struktural yang tegas: kontak tipe-n dan tipe-p sama-sama dipindahkan ke belakang. Bagian depan sel tidak lagi membawa kisi logam sama sekali, yang membebaskan permukaan depan untuk pengelolaan optik dan desain passivasi. Dengan lebih sedikit logam depan yang menghalangi cahaya, jumlah foton yang masuk ke wafer meningkat dan arus hubung singkat memiliki lebih banyak ruang untuk tumbuh.

Biayanya muncul di belakang. Jika sel konvensional memisahkan kedua polaritas pada permukaan yang berbeda, IBC harus menyelang-seling kontak tipe-n dan tipe-p pada satu permukaan, menjaganya tetap terisolasi secara elektrik, lalu memetalisasi keduanya. Lebar kontak, jarak n/p, batas polaritas, resistansi kontak dan geometri kisi semuanya menjadi variabel yang saling terkait pada satu bidang.

Gbr. 2: Tumpukan POLO-IBC yang disederhanakan. Pada 2026, sel POLO-IBC yang difabrikasi pada wafer ukuran M2 dengan peralatan industri mencapai efisiensi tersertifikasi 24,5 persen. Analisis kerugian menunjuk passivasi permukaan depan, rekombinasi pada kontak perak ke daerah polisilikon tipe-n, serta rekombinasi dan resistansi kontak di daerah aluminium sebagai target utama.

3. TBC: TOPCon Masuk ke Struktur Back-Contact

TBC adalah gabungan dari dua sebelumnya: TOPCon menyediakan passivation contact, IBC menyediakan arsitektur back-contact. Hasilnya adalah kontak passivasi tipe-n dan tipe-p yang terbentuk di belakang, dengan bagian depan tetap bebas logam.

Keunggulannya berasal dari warisan. TBC dibangun di atas pekerjaan material dan proses yang telah diindustrialisasi TOPCon. Kesulitan yang tersisa bersifat spesifik: kontak passivasi tipe-p. Rekombinasi antarmuka dan perilaku kontaknya langsung memengaruhi tegangan sel dan fill factor, yang menjadikannya item penentu alih-alih detail optimasi.

Gbr. 3: Struktur dan diagram pita TBC (a, b) dengan peta potensi efisiensi (c, d). Studi simulasi parameter perangkat pada 2025 menyimpulkan bahwa TBC memiliki potensi efisiensi mendekati 28 persen setelah kualitas wafer, passivasi permukaan, kontak tipe-p dan struktur belakang dioptimalkan secara bersamaan.

Riset TBC yang lebih berdampak adalah tentang proses, bukan struktur. Jika produsen dapat menggunakan kembali tumpukan passivasi poly-Si/SiOx yang matang dari TOPCon dan hanya mengolah ulang pola belakang dan metalisasi, jarak antara lini BC dan lini TOPCon yang ada menyusut cukup besar. Itulah sebabnya pekerjaan TBC telah bergeser dari tumpukan kontak itu sendiri menuju kinerja kontak, urutan pola dan metalisasi.

Gbr. 4: Jalur ko-difusi berbiaya rendah menuju prekursor TBC, dari pembentukan i-TOPCon LPCVD melalui ko-difusi dua tingkat, isolasi laser, penghilangan masker belakang dan passivasi. Difusi dua tingkat dengan satu anggaran termal adalah yang menjaga jumlah langkah dan paparan termal tetap terkendali.

4. HBC: Ide yang Sama dari Sisi Heterojunction

TBC masuk ke back contact melalui TOPCon. HBC masuk melalui silicon heterojunction: SHJ menyediakan passivation contact, IBC menyediakan struktur back-contact, dan kedua polaritas berakhir di belakang.

SHJ membentuk kontaknya dari silikon amorf intrinsik dan terdoping, yang memberikan kualitas passivasi antarmuka tinggi. Dikombinasikan dengan keuntungan sisi depan dari IBC, HBC memiliki potensi tegangan dan arus yang kuat. LONGi melaporkan sel HBC 27,30 persen pada 2024, tersertifikasi oleh ISFH di Jerman.

Gbr. 5: Tumpukan HBC dengan batas polaritas disorot (a), dan dua tata letak belakang dengan luas daerahnya (b, c). Celah antara daerah selektif elektron dan selektif lubang sempit, dan rekombinasi di sana merupakan mekanisme kerugian tersendiri alih-alih efek samping dari heterojunction.

Optimasi HBC karena itu tidak bisa berhenti pada heterojunction. Karena kontak tipe-n dan tipe-p bersebelahan di belakang, batas polaritas di antara keduanya menjadi sumber rekombinasi tersendiri yang membebani fill factor. Riset pada 2025 menganalisis batas ini secara khusus, dan ini adalah salah satu ilustrasi paling jelas dari masalah umum BC: semakin banyak fungsi yang Anda padatkan pada satu permukaan, semakin penting antarmuka di antara fungsi-fungsi tersebut.

5. HIBC: Kontak Passivasi Berbeda pada Satu Sel

TBC dan HBC masing-masing berkomitmen pada satu sistem kontak. HIBC mengajukan pertanyaan yang berbeda: jika kontak pasivasi yang berbeda memiliki kekuatan yang berbeda, dapatkah kontak tersebut ditetapkan ke region yang berbeda pada permukaan belakang yang sama sesuai dengan kebutuhan masing-masing region?

Jawaban yang diterbitkan di Nature pada tahun 2025 adalah ya. HIBC menggabungkan kontak terowongan polisilikon suhu tinggi dengan kontak heterojunction suhu rendah pada permukaan belakang yang sama, dan menggunakan pemrosesan laser untuk meningkatkan transportasi secara lokal pada kontak tipe-p. Hasilnya adalah efisiensi konversi 27,81 persen pada fill factor 87,55 persen.

Gbr. 6: Hasil perangkat HIBC, termasuk tumpukan lapisan dengan region yang diperlakukan laser (a), profil doping (b), distribusi efisiensi dan fill-factor dengan dan tanpa perlakuan laser (c, d), rangkaian ekivalen dan penampang melintang (f), serta kurva J-V (g). Perhatikan bahwa kosakata telah berubah dari "struktur mana yang menang" menjadi "region mana yang membutuhkan apa".

Pergeseran konseptual lebih penting daripada angkanya. Bagian belakang BC berisi beberapa region fungsional, dan region-region tersebut tidak memiliki persyaratan yang identik untuk pasivasi, selektivitas pembawa, resistansi kontak dan metalisasi. HIBC mengonfigurasi kontak per region alih-alih menerapkan satu teknologi kontak di seluruh sel. Itu adalah filosofi desain yang berbeda, dan itulah titik di mana roadmap berhenti menjadi tangga.

6. Dari Inovasi Struktur ke Kolaborasi Proses

Letakkan kelima rute dalam satu baris dan polanya menjadi jelas: setiap langkah menyelesaikan masalah rekombinasi atau optik dan menyerahkan masalah manufaktur ke langkah berikutnya.

Semakin tinggi efisiensi, semakin kompleks permukaan belakang, dan semakin ketat jendela proses. Kontak tipe-n, kontak tipe-p, batas polaritas, grid logam dan bukaan lokal semuanya harus tetap dalam toleransi secara simultan. Pergeseran dimensi atau fluktuasi proses pada salah satunya muncul sebagai resistansi kontak, kehilangan rekombinasi atau penurunan pengumpulan arus. Inilah substansi dari frasa "dari inovasi struktur ke kolaborasi proses": kepemimpinan efisiensi kini bergantung pada menjaga beberapa proses yang terkopel tetap stabil secara bersamaan.

7. Metalization: Efisiensi dan Perak Harus Dioptimalkan Bersama

Metalisasi BC bukanlah versi yang diperbesar dari pencetakan sisi depan. Kedua polaritas berada di bagian belakang, sehingga grid harus mengumpulkan arus dalam area yang terbatas sambil mempertahankan isolasi listrik antara region polaritas berlawanan yang berdekatan. Lebar finger, pitch finger, busbar, contact pad dan area kontak masing-masing memengaruhi kinerja, dan mereka saling berinteraksi.

Gbr. 7: Parameter metalisasi belakang untuk sel TBC. Geometri finger, susunan busbar, busbar penghubung dan dimensi pad bukanlah pilihan yang independen; masing-masing menukar resistansi seri dengan presisi pencetakan dan konsumsi perak.

Sebuah studi tahun 2026 tentang desain grid TBC menganalisis parameter-parameter ini secara sistematis dan menempatkan efisiensi sel dan konsumsi pasta perak ke dalam satu kerangka optimasi, mencakup lebar finger, pitch finger, busbar, contact pad dan tata letak zero-busbar. Kesimpulan praktisnya adalah metalisasi BC harus dioptimalkan pada empat sumbu sekaligus: resistansi kontak, resistansi seri, akurasi pencetakan dan konsumsi perak.

Gbr. 8: Efisiensi terhadap konsumsi pasta perak untuk jumlah busbar yang berbeda dan untuk tata letak berbasis pad versus zero-busbar (ZBB). Kurva-kurva tersebut mendatar, yang berarti kenaikan efisiensi terakhir menjadi semakin mahal dalam hal perak, dan pilihan tata letak menggeser seluruh kurva alih-alih satu titik di atasnya.

Di sinilah penelitian mulai terlihat seperti pengadaan. Perak adalah biaya berulang yang berskala dengan volume produksi, dan desain grid yang membeli dua persepuluh persen efisiensi dengan peningkatan besar dalam konsumsi pasta adalah proposisi komersial yang berbeda dari yang mencapai efisiensi yang sama dengan cetakan yang lebih ramping.

8. IBC Berbiaya Rendah: Menghilangkan Litografi dari Alur

Kompleksitas manufaktur IBC selalu menjadi pertanyaan industrialisasi yang sentral. Membentuk region tipe-n dan tipe-p yang berselang-seling di bagian belakang secara tradisional bergantung pada fotolitografi dan langkah laser, dan setiap langkah tambahan menambah peralatan, waktu siklus dan biaya.

Gbr. 9: Dua alur IBC tanpa litografi yang dibangun di atas penghalang difusi cetak layar, menggunakan front floating emitter atau front surface field. Keduanya mengandalkan peralatan yang sudah standar di lini sel alih-alih platform proses baru.

Sebuah studi tahun 2026 mendemonstrasikan rute IBC yang sepenuhnya dicetak layar, tanpa litografi dan tanpa laser, menggunakan penghalang difusi SiNx berpola untuk mencapai difusi boron dan fosfor selektif dan menyelesaikan sel pada peralatan industri yang matang, mencapai sel IBC tingkat 19 persen. Angka utamanya sengaja tidak spektakuler. Yang dijawab oleh karya ini adalah apakah IBC dapat dibangun dengan langkah proses yang lebih sedikit pada peralatan yang sudah ada, dan pertanyaan itu lebih penting bagi investasi peralatan dan biaya produksi daripada rekor laboratorium lainnya.

Dibaca bersama karya metalisasi, arahnya konsisten: garis depan bukan lagi "dapatkah struktur ini mencapai 28 persen", tetapi "dapatkah struktur ini diproduksi secara berulang, dengan langkah yang lebih sedikit, pada alat yang dapat diservis dan dipasok pada skala industri".

9. Apa Artinya Ini untuk Pemilihan Peralatan

Jika hambatan telah berpindah dari struktur ke proses, maka keputusan peralatan yang penting telah ikut berpindah. Empat di antaranya layak dipertimbangkan sebelum lini BC ditentukan.

Inilah juga alasan jalur-jalur tersebut tidak bersaing untuk pabrik yang sama. TBC mewarisi kematangan proses TOPCon dan cocok untuk produsen yang sudah menjalankan lini poly-Si. HBC cocok untuk mereka yang memiliki kemampuan heterojunction. HIBC adalah filosofi desain per wilayah daripada konfigurasi lini yang dapat Anda beli hari ini. Dan IBC kompleksitas rendah menyasar produsen yang menginginkan back contact tanpa membangun alur berbasis litografi. Pilihannya adalah fungsi dari apa yang sudah Anda jalankan.

FAQ

Apa perbedaan antara IBC, TBC, dan HBC?

Ketiganya adalah struktur back-contact, artinya kedua polaritas berada di belakang dan bagian depan tidak membawa grid logam. Mereka berbeda dalam cara kontaknya dibentuk. IBC adalah arsitektur dasarnya. TBC membentuk kontak belakangnya menggunakan kontak pasivasi SiOx/poly-Si milik TOPCon. HBC membentuknya menggunakan kontak silicon heterojunction yang terbuat dari silikon amorf intrinsik dan terdoping.

Apa itu HIBC?

Hybrid interdigitated back contact. Alih-alih menerapkan satu teknologi kontak di seluruh bagian belakang, HIBC menetapkan jenis kontak yang berbeda untuk region belakang yang berbeda sesuai kebutuhan masing-masing region, menggabungkan kontak tunnel polysilicon suhu tinggi dengan kontak heterojunction suhu rendah dan menggunakan pemrosesan laser untuk meningkatkan kontak tipe-p secara lokal. Hasil Nature 2025 adalah efisiensi 27,81 persen pada fill factor 87,55 persen.

Mengapa batas polaritas menjadi masalah?

Karena kedua polaritas berada bersebelahan pada permukaan yang sama. Di mana region selektif elektron bertemu region selektif hole, rekombinasi pada batas tersebut bertindak sebagai jalur kehilangan tambahan dan mengurangi fill factor. Ini adalah konsekuensi langsung dari menempatkan kedua kontak pada satu sisi, dan inilah sebabnya optimasi HBC tidak dapat berhenti pada heterojunction itu sendiri.

Berapa banyak perak yang digunakan sel BC?

Cukup banyak sehingga desain grid diperlakukan sebagai masalah efisiensi versus konsumsi, bukan semata-mata masalah kelistrikan. Studi grid TBC terbaru mengoptimalkan lebar finger, pitch finger, busbar, dan dimensi pad bersama dengan konsumsi pasta perak, dan tata letak zero-busbar dievaluasi secara khusus karena menggeser trade-off tersebut, bukan sekadar bergerak di sepanjangnya.

Bisakah IBC diproduksi tanpa litografi?

Ya, dan ini adalah arah penelitian yang aktif. Sebuah studi tahun 2026 mendemonstrasikan jalur IBC yang sepenuhnya screen-printed, tanpa litografi, dan tanpa laser menggunakan penghalang difusi SiNx berpola untuk difusi boron dan fosfor selektif, dibangun di atas peralatan industri yang matang dan mencapai efisiensi tingkat 19 persen. Inti dari pekerjaan ini adalah penyederhanaan proses, bukan efisiensi rekor.

Jalur mana yang harus direncanakan oleh pabrik baru?

Mulailah dari basis proses yang sudah Anda miliki, bukan dari efisiensi tertinggi yang dipublikasikan. TBC adalah langkah terpendek bagi produsen yang menjalankan lini poly-Si TOPCon, karena menggunakan kembali tumpukan pasivasi tersebut. HBC memerlukan kemampuan heterojunction. IBC kompleksitas rendah cocok untuk produsen yang menginginkan back contact tanpa alur berbasis litografi. Peringkat efisiensi yang dipublikasikan dan biaya masuk praktis adalah urutan yang berbeda.

Pemikiran Akhir

Kelima jalur tersebut paling baik dipahami sebagai satu rangkaian pemecahan masalah yang berkelanjutan, bukan lima produk yang bersaing. TOPCon memecahkan rekombinasi kontak dan membiarkan peneduhan depan tetap ada. IBC menghilangkan logam depan dan memindahkan kesulitan ke belakang. TBC dan HBC masing-masing menyediakan sistem kontak yang berbeda untuk bagian belakang tersebut. HIBC berhenti memperlakukan bagian belakang sebagai satu permukaan dan mengonfigurasinya region demi region. Yang kini dimiliki semuanya adalah bahwa batasnya bukan lagi diagram struktur: melainkan ekonomi metalisasi, kualitas tepi dan batas, jumlah langkah proses, dan kemampuan menjaga beberapa proses yang terkait tetap stabil sekaligus. Jika Anda merencanakan lini format BC atau TOPCon, beri tahu kami format sel, skema kontak, dan format modul yang Anda targetkan, dan kami akan menyusun konfigurasi pemotongan, stringing, dan inspeksi yang sesuai.