양면 전기적 정제로 산업용 M10 TOPCon 26.66% 달성
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제품 소개
"TOPCon이 정말 0.5%를 더 짜낼 수 있을까? 오거 한계가 이미 눈앞인데."
그 휴게실 대사는 지난 2년간 n-TOPCon 라인을 운영하는 모든 이들의 공통된 불안을 요약합니다. M10 풀사이즈 셀, 양산 효율이 25.5%~26% 사이에 머물러 있고, 0.1%를 더 올리려면 재결합, 접촉, 은 페이스트와 싸워야 합니다. 그런데 징코가 닝보 재료 연구소와 함께 Nature Energy 논문을 발표하여 인증된 산업용 M10 TOPCon 효율을 26.66%로 끌어올렸고, 양면성도 88.3%까지 끌어올렸습니다. 한 문장으로 요약하면: 패시베이션만 쫓거나 그리드라인만 쫓는 대신, 양쪽 전기적 면을 동시에 개선한 것입니다.
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%, 이 새로운 도약은 어디서 나왔나
지난 1년간 TOPCon '효율 뉴스'는 솔직히 보기에 좀 지겨워졌습니다. 26.1%, 26.35%, 대부분 레이저 선택적 개질이나 약간의 붕소 이미터 조정이었죠. 이번에 징코는 양쪽 면을 동시에 개선했습니다:
전면: 고시트저항 붕소 이미터와 그리드라인 패턴 최적화로 재결합 및 전송 손실을 줄였습니다.
후면: 이중 폴리-Si/SiOx 구조로 은 확산을 차단하고, 고결정성 내부층, 기판 내 비활성 인 감소, 국부적 박막화를 구현했습니다.
인증 플랫폼: 실험실 규모가 아닌 M10 산업용 풀사이즈 셀.
n-TOPCon 세계에서 88.3% 양면성은 절대 효율보다 더 눈에 띕니다. 그 이유는 나중에 설명하겠습니다.
전면: 고시트저항 붕소 이미터, 과감하게 밀어붙이다
기존 i-TOPCon 전면의 모순: 붕소 확산이 너무 과하면 Auger 및 농도 재결합이 증가하고, 너무 약하면 이미터 측면 저항이 커져 미세 핑거 아래의 전류를 수집할 수 없어 LECO로 접촉을 강제해야 하는 상황이 됩니다.
이 논문이 수행한 작업(그림 2 시리즈 참조):
패시베이션 품질이 확보되고 청색 응답이 유지되는 조건에서 붕소 이미터 시트 저항을 적극적으로 높입니다.
버스바/핑거 패턴을 재설계하여 측면 수송 손실을 그리드라인 단계에서 보상합니다.
금속화 측면에서는 나노 주울 가열 방식(같은 팀의 선행 연구인 Zhou et al., Small 2025 참조)을 사용하여 Ag-Si 접촉 저항을 낮춥니다.
그림 2의 IQE/PL 비교에서 확인할 수 있듯이, 고저항 이미터 그룹의 전면 재결합 전류 밀도 j0가 명확히 감소하고 필 팩터가 붕괴되지 않습니다. 이는 그리드라인 및 국부 접촉 최적화가 수송 측면을 효과적으로 보완했음을 의미합니다.
라인 엔지니어의 직감: 고저항 붕소 이미터의 가장 큰 함정은 전기적 성능이 아니라 인쇄 소성 창 및 LECO 공정과의 호환성입니다. 이 팀은 Jinko의 자체 라인 출신(저자 Mao Jie와 Wang Zhao는 Haining Jinko 소속)으로, 이 붕소 확산 및 그리드라인 조합은 이미 M10 라인에서 DOE를 거쳤을 가능성이 높으며 순수 실험실 레시피가 아닙니다.
후면: 이중 Poly-Si가 실제 핵심 작업
후면 섹션은 전체 논문에서 가장 엔지니어 지향적인 부분입니다(그림 3 및 4).
기존 n+-poly / SiOx 구조가 겪은 함정은 모두가 알고 있습니다:
은 페이스트 소성 시 Ag가 결정립계를 따라 기판으로 파고들어 계면 상태를 유도하고, 광유도 열화 및 암열화가 동시에 증가합니다.
Poly 층이 너무 두꺼우면 후면 기생 흡수가 양면성을 저하시키고, 너무 얇으면 패시베이션 및 접촉 안정성을 유지할 수 없습니다.
여기서의 해결책은 후면 이중층 터널 산화물 poly-Si입니다(그림 3 TEM에서 두 층의 결정성 및 도핑 분포 차이가 명확히 보입니다):
외부 층은 '방어적' 성격: 은 확산을 차단하고 금속화로 인한 계면 패시베이션 파괴를 방지합니다.
내부층은 "공격적"으로 설계됨: 기판 쪽에서 높은 결정화도와 억제된 비활성 P 농도로 인해 패시베이션 품질이 향상됩니다(그림 4의 iVoc 및 j0 데이터가 이를 뒷받침함).
국부적으로 얇아진 폴리층(아마도 LCO 또는 레이저 개방 창 영역): 후면 투과율이 증가하여 양면성이 88.3%에 도달합니다.
그림 4의 비교 곡선에서 단일 폴리 기준선 대비 이중 폴리 그룹:
Voc는 유지됩니다(높은 결정화도 내부층과 낮은 비활성 인 덕분).
FF는 희생되지 않습니다(은 확산은 외부층에 의해 차단되고 접촉 저항률은 급증하지 않음).
양면성은 기존 TOPCon의 약 80%에서 88.3%로 증가하며, 이는 효율 시트의 0.3%보다 BOS 비용에 더 중요합니다.
제품 응용
"네이처 논문이니 비싸겠지"라는 반사적 생각을 버리세요. 실제로 n-TOPCon 라인을 운영하는 사람이라면 여기서 거의 그대로 복사할 수 있는 세 가지가 있습니다:
붕소 이미터에 대한 기존의 80-100 ohm/sq 메뉴에 집착하지 마세요. 더 높게 밀어 올리고, 그리드라인을 재계산하고, LECO 창을 재조정하면 전면에서 0.2-0.3% 절대 효율을 실제로 얻을 수 있습니다.
후면 폴리를 단일층에서 이중층으로 전환하세요. 외부층이 반드시 비싼 것은 아니며, 단지 CVD 층 하나를 더 추가하는 것뿐입니다. 그러나 은 확산이라는 숨은 고장 모드는 양면 모듈의 25년 수명 동안 실제 비용으로 작용합니다.
국부 폴리 얇게 하기를 양면성과 맞바꾸세요. 유리와 봉지재만 최적화하는 것보다 더 나은 거래입니다. 트래커와 함께 88% 양면성, 그리고 발전소 측면의 kWh 비용 계산은 스스로 말해줍니다.
물론 함정이 있습니다: 이중층 폴리의 열 예산, 레이저 국부 박막화의 처리량과 균일성, 그리고 기존 인라인 설비 대비 개조 규모입니다. 논문은 이를 명시하지 않지만, Jinko는 인증 효율을 내놓을 용기를 냈으며, 이는 최소한 M10 파일럿 라인이 이미 원활히 가동 중임을 의미합니다.
열린 질문: 현재 TOPCon의 1300+ 고온 붕소 확산 및 LECO 열 예산 내에서, 그 위에 또 다른 레이저 선택적 개질 층을 쌓아야 할까요(Wang Q의 26.35% 논문의 UV-ps 경로처럼)? 아니면 후면 이중 폴리가 이미 패시베이션-접촉-양면성 삼각 관계의 절충을 한계까지 소진했으므로, 다음 단계는 TOPCon을 계속 쥐어짜는 대신 BC 구조로 전환해야 할까요?
Ooitech의 견해
여기서 조용히 흥미로운 점은 이 두 레버, 즉 고시트저항 붕소 에미터와 후면 이중 폴리가 거의 전적으로 셀 측면에 존재하지만, 그 효과는 88.3%의 양면성(bifaciality)을 통해 모듈 수준에서 나타난다는 것입니다. 모듈 라인에서 더 높은 양면성은 적층(layup), 백시트 또는 유리 선택, 그리고 더 얇고 취성 있는 셀에 대한 스트링거 장력에 대한 사고 방식을 바꾸므로, 모듈 측의 공정 창도 그에 맞춰 움직여야 합니다. M10부터 슁글드 및 TOPCon까지 다양한 포맷을 다루는 턴키 모듈 라인 구축업체로서, 우리는 이러한 셀 수준의 변화를 면밀히 주시합니다. 이는 다운스트림 라인이 처리해야 할 속도를 결정하기 때문입니다. 현대 모듈 생산 라인이 실제로 어떻게 운영되는지 보고 싶다면, Ooitech YouTube 채널 www.youtube.com/ooitech 을(를) 구독할 가치가 있습니다.
