양면 전기적 정밀화로 산업용 M10 TOPCon 효율 26.66% 달성
제품 소개
"TOPCon이 정말 0.5%를 더 짜낼 수 있을까? 오거 한계는 이미 눈앞인데."
그 휴게실 대화는 지난 2년간 n-TOPCon 라인을 운영하는 모든 사람의 공통된 불안을 잘 요약합니다. M10 풀사이즈 셀, 양산 효율은 25.5%~26% 사이에 정체되어 있고, 0.1%를 더 올리려면 재결합, 접촉, 은 페이스트와 싸워야 합니다. 그런데 Jinko가 닝보 재료 연구소와 함께 Nature Energy 논문을 발표하여 인증된 산업용 M10 TOPCon 효율을 26.66%로 직행시키고, 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 왔을까
지난 1년간의 TOPCon '효율 뉴스'는 솔직히 좀 지겨워졌습니다. 26.1%, 26.35%, 대부분 레이저 선택적 변형이나 약간의 붕소 이미터 조정이었죠. 이번에는 Jinko의 라인이 양쪽을 동시에 개선했습니다:
전면: 고시트저항 붕소 이미터와 그리드라인 패턴 최적화로 재결합 및 전송 손실 감소.
후면: 이중 폴리-Si/SiOx 구조로 은 확산 차단, 고결정성 내부층, 기판 내 낮은 비활성 인, 국부적 박막화.
인증 플랫폼: M10 산업용 풀사이즈 셀, 실험실 규모 시편이 아님.
그 88.3%의 양면성은 n-TOPCon 세계에서 절대 효율보다 더 눈에 띄는데, 그 이유는 나중에 설명하겠습니다.
전면: 고시트저항 붕소 이미터, 과감히 밀어붙이다
기존 i-TOPCon 전면 모순: 붕소 확산이 너무 무거우면 Auger 및 농도 재결합이 폭발하고, 너무 가벼우면 이미터 측면 저항이 커져 미세 핑거 아래 전류를 수집할 수 없어 LECO로 접촉을 강제해야 합니다.
이 논문이 한 일(그림 2 시리즈 참조):
붕소 이미터 시트 저항을 적극적으로 높이고, 패시베이션 품질이 확보되고 청색 응답이 유지되도록 합니다.
버스바/핑거 패턴을 재설계하여 측면 수송 손실을 그리드라인 단계에서 상쇄합니다.
On the metallization side, use a nano Joule-heating type approach (their same team's groundwork in Zhou et al., Small 2025 is in the references) to press down the Ag-Si contact resistance.
그림 2의 IQE/PL 비교에서 보듯, 고저항 이미터 그룹의 전면 재결합 전류 밀도 j0가 명확히 감소하고 필 팩터가 붕괴되지 않았으며, 이는 그리드라인 및 국부 접촉 최적화가 수송 측면을 실제로 보완했음을 의미합니다.
라인 엔지니어의 직감: 고저항 붕소 이미터의 가장 큰 함정은 전기적 성능이 아니라 인쇄 소성 관통 윈도우와 LECO 공정과의 호환성입니다. 이 팀은 Jinko 자체 라인 출신(저자 Mao Jie와 Wang Zhao는 Haining Jinko 소속)으로, 이 붕소 확산 및 그리드라인 조합은 M10 라인에서 DOE를 이미 수행했을 가능성이 높으며, 순수 실험실 레시피가 아닙니다.
후면: 이중 폴리-Si가 진짜 핵심
후면 섹션은 전체 논문에서 가장 엔지니어 지향적인 부분입니다(그림 3 및 4).
모두가 전통적인 n+-poly / SiOx 구조가 겪는 함정을 알고 있습니다:
은 페이스트 소성 관통 시 Ag가 결정립계를 따라 기판 쪽으로 파고들어 계면 상태를 유도하고, 광 유도 및 암전류 열화가 함께 발생합니다.
폴리층이 너무 두꺼우면 후면 기생 흡수가 양면성을 저하시키고, 너무 얇으면 패시베이션 및 접촉이 안정적으로 유지되지 않습니다.
여기서 수정 사항은 후면 이중층 터널 산화물 폴리-Si입니다 (그림 3 TEM은 두 층 간의 결정성과 도핑 분포 차이를 명확히 보여줍니다).
외부층은 '방어적' 성향: 은 확산을 차단하고, 금속화로 인한 계면 패시베이션 손상을 방지합니다.
내부층은 '공격적' 성향: 높은 결정성과 기판 측에서 억제된 비활성 P 농도로 패시베이션 품질이 향상됩니다 (그림 4의 iVoc 및 j0 데이터가 이를 뒷받침합니다).
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 유지됨 (높은 결정성 내부층과 낮은 비활성 인 덕분).
FF는 희생되지 않음 (외부층이 은 확산을 차단하여 접촉 저항이 증가하지 않음).
양면성이 기존 TOPCon의 약 80%에서 88.3%로 증가하며, 이는 효율 시트의 0.3%보다 BOS 비용에 더 중요합니다.
제품 적용 분야
'Nature 논문이니 비쌀 것'이라는 반사적 생각을 버리세요. 실제로 n-TOPCon 라인을 운영하는 사람이라면 여기서 거의 그대로 복사할 수 있는 세 가지가 있습니다:
붕소 이미터에 대해 기존의 80-100 ohm/sq 메뉴에 집착하지 마세요. 더 높게 밀어 올리고, 그리드라인을 재계산하고, LECO 윈도우를 재조정하면 전면에서 0.2-0.3% 절대 효율을 확보할 수 있습니다.
후면 폴리를 단일층에서 이중층으로 전환하세요. 외부층이 반드시 비싼 것은 아닙니다. 단지 CVD 층 하나 더 추가하는 것뿐이지만, 은 확산이라는 숨은 고장 모드는 양면 모듈의 25년 수명 동안 실제 비용으로 이어집니다.
양면성을 위해 국부 폴리 박막화를 도입하세요. 유리와 봉지재만 최적화하는 것보다 더 나은 선택입니다. 트래커와 함께 88% 양면성을 달성하면 발전소 단위의 kWh 비용 계산이 말해줍니다.
물론 함정이 있습니다: 이중층 폴리의 열 예산, 레이저 국부 박막화의 처리량과 균일성, 기존 인라인 설비 대비 개조 규모 등입니다. 논문이 이를 자세히 설명하지는 않지만, Jinko는 인증 효율을 내놓았으며, 이는 최소한 M10 파일럿 라인이 이미 원활히 작동 중임을 의미합니다.
공개 질문: 현재 TOPCon 열 예산(1300+ 고온 붕소 확산 및 LECO) 내에서, 그 위에 또 다른 레이저 선택적 변형 층을 쌓아야 할까요(Wang Q의 26.35% 논문에서 UV-ps 경로처럼)? 아니면 후면 이중 폴리가 이미 패시베이션-접촉-양면성 삼각 트레이드오프를 한계까지 소진하여, 다음 단계는 TOPCon을 계속 쥐어짜는 대신 BC 구조로 전환해야 할까요?
Ooitech의 견해
여기서 조용히 흥미로운 점은, 고시트저항 붕소 이미터와 후면 이중 폴리라는 두 레버가 거의 전적으로 셀 측면에 존재하지만, 그 효과는 88.3% 양면성을 통해 모듈 수준에서 나타난다는 것입니다. 모듈 라인에서 더 높은 양면성은 적층 방식, 백시트 또는 유리 선택, 더 얇고 취약한 셀에 대한 스트링거 장력에 대한 접근 방식을 바꾸므로, 모듈 측의 공정 창도 함께 이동해야 합니다. M10에서 shingled 및 TOPCon에 이르기까지 다양한 포맷에 걸쳐 턴키 모듈 라인을 구축하는 업체로서, 우리는 이러한 셀 수준의 변화를 면밀히 주시합니다. 이는 다운스트림 라인이 처리해야 할 속도를 설정하기 때문입니다. 현대 모듈 생산 라인이 실제로 어떻게 작동하는지 보고 싶다면, Ooitech YouTube 채널 www.youtube.com/ooitech 을 구독할 가치가 있습니다.
