THBC 태양전지 기술: 하이브리드 패시베이션 후면 접촉이 28% 효율 장벽을 깨는 방법

소개

핵심 요점은 간단하지만 강력합니다: THBC는 단순한 점진적 공정 개선이 아닙니다. TOPCon 패시베이션 접촉, HJT의 고효율 패시베이션, IBC의 무전극 배선 구조를 셀 후면을 중심으로 하나의 아키텍처로 통합하는 체계적인 재구성입니다.

태양광 산업은 치열한 용량 확장 기간을 거쳐 2026년에 공식적으로 새로운 전환 주기에 진입했습니다. 경쟁의 중심은 규모와 저가에서 효율, 품질, 전 수명 주기 수익으로 이동하고 있습니다.

단일 접합 결정질 실리콘 셀의 이론적 한계(약 29.4%)에 가까워짐에 따라, 기존 TOPCon 및 HJT 기술은 약 27%의 양산 효율 상한선에서 점점 더 엄격한 물리적, 경제적 제약에 직면하고 있습니다.

이러한 배경 속에서 여러 최고 수준의 기술 경로를 융합한 새로운 셀 아키텍처가 실리콘 효율 향상의 정체된 국면을 깨고 있습니다. 2026년 4월, 한 연구 기관이 자체 개발한 THBC(하이브리드 패시베이션 후면 접촉 셀)가 독일 ISFH 인증을 받아 최고 변환 효율 28.00%에 도달했다고 발표했습니다. 이는 대면적 210R 직사각형 웨이퍼(210mm x 182mm)에서 산업이 처음으로 28.0% 기준을 넘어선 것입니다.

산업 변곡점과 THBC의 부상

규모에서 수명 주기 가치로

2025년 신규 설치 316.6GW 기록을 세운 후, 2026년 태양광 시장은 220-240GW의 보다 합리적인 범위로 후퇴했습니다. 메시지는 분명합니다: 가능한 한 많이 설치하는 것이 아니라, 제한된 면적, 제한된 투자, 복잡한 조건에서 누가 더 많은 전기를 생산할 수 있는지가 중요합니다.

전력 시장 입찰이 표준이 되었고, 발전소 개발자들은 순수하게 최저 가격으로 계약을 수여하는 오래된 논리를 포기하고 있습니다. 이제 그들은 더 높은 에너지 출력과 더 나은 수명 주기 수익을 추구합니다.

한편, 기존 P형 셀과 일부 초기 TOPCon 라인은 과잉 공급으로 인해 가동률이 30% 미만으로 떨어진 반면, 고효율 BC 후면 접촉 셀은 2026년 1분기에 약 60%의 가동률을 유지하며 시장 점유율 확대를 가속화했습니다.

정책도 강화되고 있습니다. 새로운 국가 효율 기준에 따라 변환 효율이 24.2% 이상인 모듈만이 Tier 1 효율에 도달할 수 있습니다. 현재의 양산 수준에서는 본질적으로 고효율 BC 모듈만이 이 기준을 일관되게 충족합니다. 시장이 수익을 요구하고 정책이 효율을 요구하면서, 이러한 이중 공명이 THBC의 2026년 돌파구를 마련했습니다.

THBC란 무엇인가: 에이스 기술의 이중 유전자

TOPCon: 터널 산화물 패시베이션 접촉

TOPCon은 Tunnel Oxide Passivated Contact의 약자입니다. 핵심은 웨이퍼 표면에 일반적으로 1-2나노미터 두께의 초박막 이산화규소(SiO2) 층을 성장시킨 다음, 폴리실리콘 필름을 증착하여 캐리어 선택적 접촉 구조를 구축하는 것입니다. 이는 두 가지 주요 이점을 제공합니다: 우수한 패시베이션과 기존 PERC 생산 라인과의 강력한 호환성으로, TOPCon이 최근 몇 년간 빠르게 확장된 이유입니다.

IBC: 인터디지테이티드 백 컨택

IBC는 Interdigitated Back Contact의 약자입니다. 가장 큰 특징은 모든 양극과 음극을 셀 후면으로 이동시키는 것입니다. 전면에 금속 그리드 라인이 없으므로 전면 금속화로 인한 차광 손실이 완전히 사라집니다. IBC는 수광 면적을 늘릴 뿐만 아니라 뛰어난 미관을 제공하며, 이것이 바로 Tesla의 SolarCity와 같은 회사들이 이 경로에 크게 투자했던 이유입니다.

THBC: 재구성 및 강화

THBC는 Tunnel Oxide Passivated Contact - Hybrid Back Contact로 이해할 수 있습니다. 이는 TOPCon과 IBC의 유전자를 깊이 재구성합니다: 후면에 TOPCon의 패시베이션 접촉 구조를 물리적 기반으로 사용하면서, IBC의 인터디지테이티드 전극 배열을 차용합니다. 그러나 THBC는 단순한 TOPCon + IBC의 적층이 아닙니다. 오히려 TOPCon의 패시베이션 접촉, HJT의 고효율 패시베이션, 그리고 BC 셀의 무차광 전극 설계를 하나의 체계적인 아키텍처로 융합하는 것에 가깝습니다. 이러한 패시베이션 메커니즘은 물리적으로 상호 보완되어, 단일 경로를 훨씬 능가하는 결합된 전기 및 광학 성능을 제공합니다.

28% 돌파 뒤의 물리학과 메커니즘

캐리어 선택적 접촉이 양자 효율을 높입니다

기존 셀에서는 금속과 실리콘의 직접 접촉이 많은 계면 결함을 만들어 재결합 중심으로 작용하여 캐리어가 전극에 도달하기 전에 손실됩니다. THBC의 초박형 터널 산화물 층은 단방향 터널링 채널 역할을 합니다. 양자 터널링 효과를 이용하여 한 유형의 캐리어는 전극으로 통과시키고 다른 유형의 역방향 흐름은 차단합니다. 이 고선택성 접촉은 계면 재결합 손실을 최소화하여 개방 전압(Voc), 충진율(FF) 및 내부 양자 효율(IQE)을 높입니다.

양면 패시베이션 접촉이 재결합 전류 밀도를 최소화합니다

기존 BC 셀은 전면 차광을 해결하지만, 후면 p+ 및 n+ 도핑 영역은 금속 전극과 만나는 지점에서 여전히 높은 재결합률을 보입니다. THBC의 핵심 개선점은 후면 p+ 및 n+ 영역 모두에 폴리실리콘/산화물 패시베이션 접촉 구조를 적용하여 후면에 이중 패시베이션 보호를 제공하는 것입니다. 이를 통해 후면 전극 영역의 재결합 전류 밀도(J0)를 한 자릿수 낮추어 충진율을 희생하지 않으면서 Voc가 물리적 한계에 근접할 수 있게 합니다.

IBC 구조는 무차광 광학 이득과 광포획 최적화를 제공합니다

THBC는 IBC의 가장 큰 장점인 완전히 전선이 없는 전면을 계승하여 100% 수광 면적을 달성하고 흡수된 광자를 최대화합니다. 전면에 더 이상 금속 접촉과 솔더링 장력을 수용할 필요가 없기 때문에 설계자는 굴절률 정합 반사 방지 코팅, 정밀하게 제어된 텍스처링 표면, 선택적 이미터 등 광학 최적화에 훨씬 더 많은 자유를 얻습니다. 기존 전면 전극 셀에서 공동 최적화하기 어려운 이러한 접근 방식은 THBC 구조에서 완전히 실현되어 단락 전류(Jsc)를 한계에 가깝게 끌어올립니다.

효율, 성능 및 시장 프리미엄의 교차 차원 비교

PV 기술 스펙트럼에서 THBC의 위치

실제 발전소 데이터에서 BC 모듈은 이미 강력한 수명 주기 발전 이득을 보여주고 있습니다. HPBC 2.0 셀을 탑재한 Hi-MO 9 모듈을 예로 들면, 우수한 -0.26%/C 온도 계수 덕분에 일일 평균 동작 온도가 기존 TOPCon 모듈보다 0.64C 이상 낮습니다. 완전 무음영 조건에서 누적 와트당 발전 이득은 TOPCon보다 1.81% 높으며, 일반적인 맑은 날에는 4.36%에 달합니다. 더욱 의미 있는 것은, 시뮬레이션된 부분 음영 테스트에서 BC 기술의 독특한 약전도 전기 설계가 TOPCon보다 최대 46.82% 높은 누적 와트당 발전 이득을 제공했습니다. 이는 사막 및 아프리카 광산 지역과 같이 먼지가 많고 음영이 발생하기 쉬운 환경에서 매우 중요하며, 부분 음영 내성 능력은 더 많은 출력, 낮은 O&M 비용, 더 안정적인 장기 IRR을 의미합니다. 2026년에는 헝가리의 450MW 프로젝트, UAE의 1.5GW 프로젝트, 내몽골의 500MW 사막 통합 PV 프로젝트를 포함한 여러 대형 프로젝트가 BC/HPBC 2.0 모듈을 전면 채택하기 시작하여, 시장이 복잡한 극한 환경에서 BC 기술의 실제 상업적 가치를 인식하고 있음을 보여줍니다.

무은(無銀) 물결과 재료 경제성 돌파

2026년, 무은 PV의 해

2026년은 널리 무은 PV의 해로 불립니다. 2026년 1월 1일부터 중국이 은 수출 통제를 강화하면서, PV 및 신에너지 차량의 전략적 기초 소재인 은은 공급 부족으로 가격이 높은 수준을 유지하며 시장 중심가가 kg당 약 20,000위안으로 상승했습니다. 이는 기존 TOPCon 셀에 중금속화 비용 압박을 가중시키며, 은 페이스트 비용이 W당 0.20-0.26위안에 달할 수 있습니다. 이미 얇은 마진 경쟁에 직면한 산업에게 이는 사소한 문제가 아니라 생존의 문제이며, 탈은 기술은 생존을 위한 필수 요소가 되었습니다.

점진적 은 사용량 절감

미세 라인 인쇄 및 0BB(버스바 없는)와 같은 기술이 광범위한 채택에 근접하고 있습니다. 이 기술들은 실버 사용량을 와트당 6-9mg으로 줄일 수 있지만, 물리적 한계에 도달하고 있으며 높은 은 가격을 완전히 상쇄하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

은 코팅 구리 페이스트

은 코팅 구리 페이스트는 HJT 및 일부 TOPCon 라인의 주류 전환 탈은 옵션입니다. 은 소비를 줄이지만 매우 높은 인쇄 일관성, 고온 소결 윈도우 및 공정 제어를 요구하여 시행착오 비용을 증가시킵니다.

구리 전기 도금: 궁극적인 무은 경로

구리 전기 도금은 전기화학적 증착을 통해 셀 표면에 패턴화된 순수 구리 그리드 라인을 형성하여 은 의존도를 근본적으로 줄입니다. 장점은 분명합니다: 금속화 비용이 와트당 5센트 미만으로 낮아질 수 있고, 와트당 절감액이 0.05-0.08위안에 달할 수 있으며, 은 가격 변동 위험이 완전히 제거됩니다. 구리 라인은 또한 더 높은 전도성과 더 낮은 직렬 저항을 제공하여 효율을 해치지 않으면서 전극 저항을 줄입니다. THBC는 양극과 음극이 모두 후면에 있어 엄격한 전면 광 수신 및 노화 장력 제약에서 자유롭기 때문에 구리 전기 도금 무은 기술의 가장 이상적인 캐리어 중 하나입니다. 고도로 패시베이션된 후면 SiO2/폴리실리콘 층은 레이저 친화적이고 손상 없는 그루빙 매체 역할을 하며 구리가 실리콘 기판으로 확산될 위험을 줄일 수 있습니다. 요컨대, THBC는 효율 기술일 뿐만 아니라 재료 경제성의 돌파구입니다.

양산 과제 및 TOPCon + THBC 이중 추진 전략

공정 복잡성으로 인한 수율 과제

THBC는 TOPCon의 다단계 패시베이션 증착(산화물 성장, 폴리실리콘 증착, 도핑, 어닐링)과 IBC의 미크론 단위 후면 패터닝을 결합합니다. 동일한 후면에 교대로 배치된 p+ 및 n+ 도핑 영역을 단락을 방지하기 위해 신뢰할 수 있는 전기적 절연과 함께 정밀하게 구축해야 합니다. 공정 단계가 훨씬 많기 때문에 사소한 수율 변동이 전체 비용 압력으로 증폭될 수 있으며, 이는 THBC가 기술 리더에서 산업 리더로 나아가는 과정에서 넘어야 할 문턱입니다.

박형 웨이퍼 호환성 및 장비 업그레이드

전용 IBC 장비는 높은 투자 비용을 요구하여 중소 제조업체들이 주저하게 만들며, 새로운 THBC 라인을 구축하려면 GW당 2억 5천만~3억 위안의 자본 지출이 필요할 수 있습니다. 그러나 THBC는 얇은 웨이퍼 양산 적응성에서 핵심적인 돌파구를 마련하여 110~130마이크론 두께의 얇은 웨이퍼에 적합하며 웨이퍼 재료 비용을 크게 절감합니다. 중요하게도, 그 설계는 주류 TOPCon 라인과 높은 호환성을 가지므로, 고급 TOPCon 생산 능력을 갖춘 선도 기업들은 비교적 낮은 전환 비용으로 THBC로 원활하게 업그레이드하여 자산 감가상각을 최적화할 수 있습니다.

TOPCon + THBC 이중 구동 생산 능력 전략

Trina Solar와 같은 선도 기업들은 TOPCon + THBC 이중 구동 경로를 명확히 제안했습니다. TOPCon은 계속해서 양면 발전과 가성비를 활용하여 대규모 지상 발전소와 같은 주류 시나리오에 서비스를 제공하는 반면, THBC는 차별화된 프리미엄 플래그십으로서 파일럿 라인과 규모화된 생산 능력을 가속화하여 프리미엄 상업용 옥상, 주거용 태양광, 태양광 차량과 같은 면적에 민감하고 고수익의 단면 시나리오를 대상으로 합니다. Trina Solar는 현재 완성된 THBC 파일럿 라인을 기반으로 산업화를 가속화하고 있으며, 차세대 모듈(2382mm x 1134mm)은 이미 700W를 초과하여 실험실 기록을 넘어선 명확한 산업화 잠재력을 보여줍니다.

결론: THBC가 결정질 실리콘 셀의 가치 기준을 재정의하고 있습니다

단일 접합 효율의 최종 스퍼트

THBC의 부상은 단일 접합 결정질 실리콘 셀의 효율 향상의 최종 스퍼트를 의미합니다. 그것은 갑자기 나타난 개념이 아니라 후면 물리적 측면에서 여러 최고 기술 경로의 재구성입니다: TOPCon의 터널 산화물 패시베이션 접촉, HJT의 고효율 패시베이션, IBC의 무선 전극 설계. 이러한 강점들이 하나의 아키텍처로 통합되어 고효율, 넓은 수광 면적, 낮은 재결합 손실, 강력한 환경 적응성을 갖춘 차세대 셀 솔루션을 형성합니다.

2026년 무은(無銀) 웨이브와 국가 1등급 효율 기준이라는 이중 압박 속에서, THBC는 28.00%의 최고 효율, 뛰어난 박형 웨이퍼 호환성, 탁월한 복합 환경 발전 이득, 그리고 무은(無銀) 비용 절감 잠재력을 바탕으로 프런티어 연구소에서 양산 최전선으로 이동하고 있습니다. 생산 공정이 성숙해지고 TOPCon + THBC 이중 구동 전략이 더욱 자리 잡으면서, 이 새로운 하이브리드 패시베이션 후면 접촉 아키텍처는 태양광 공급망의 가치 기준을 재편하고 있습니다. 다음 라운드의 경쟁은 더 이상 누가 더 저렴한지에 대한 문제가 아니라, 같은 면적에서 누가 더 많은 전기를 생산할 수 있는지, 복잡한 환경에서 누가 더 높은 수익을 유지할 수 있는지, 그리고 누가 차세대 태양광 기술의 핵심 가치를 정의할 것인지에 대한 문제가 될 수 있습니다.

Ooitech의 견해: Ooitech는 THBC가 셀 후면에서 TOPCon, HJT 및 IBC를 재구성함으로써 28% 효율 장벽을 깨고 고부가가치 무은(無銀) 결정질 실리콘 태양광의 차세대 시대를 향한 길을 제시한다고 믿습니다.