La última batalla trasera de BC-TOPCon: Mantener
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Respuesta rápida: El lado trasero es el último campo de batalla entre las arquitecturas de contacto posterior y TOPCon, y la elección se reduce a cuánta área de contacto sacrificar por la pasivación. Las estructuras analizadas combinan un diseño frontal de n-dedos con un reverso de contacto completo y una pila de doble capa, alcanzando una eficiencia reportada del 26,34%, frente a una estructura HIBC de la clase del 28%. Las dimensiones de la pila trasera son pequeñas: capas de alrededor de 0,3 nm, 1,5 nm y 4 nm, con un paso de proceso trasero cercano a 1050 °C. Cada una de esas capas intercambia resistencia de contacto por recombinación, y la cifra del 13% en el análisis representa una proporción de la pérdida atribuida al reverso. Para un fabricante, la cuestión práctica es qué arquitectura trasera puede mantenerse en producción a lo largo de los turnos, no cuál alcanza la cifra más alta en un artículo.
Fabricación de módulos fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech
Introducción del producto
"Viejo Zhang, ese artículo del 26,34% con n-dedos frontales más p-doble capa de contacto completo en el reverso — el siguiente paso es hacer también los dedos de p en el reverso, y eso sí es BC de verdad. Pero bajo el p-dedo, esa capa intermedia de SiOx: ¿nos quedamos con el SiOx puro del 26,66, o cambiamos a AlOx/SiOx para tomar prestado el efecto de campo?" Esa pregunta surgió esta mañana, justo después de que dejara caer el artículo del 26,34% en el chat de grupo de la línea de producción, y los chicos del proyecto BC empezaron a perseguirla.
En verdadero BC-TOPCon, el SiOx inferior — el que hace crecer los poros pasivantes — no se puede tocar. Pero la capa "SiOx intermedia", cuyo trabajo original era bloquear el Ag y adelgazar la capa de parada, puede jugarse por zonas una vez que los p-dedos se localizan. Las regiones sin contacto pasan a AlOx/SiOx para tomar prestado el efecto de campo. Las regiones de contacto, justo bajo la pasta, mantienen SiOx puro para evitar que la difusión de B se descontrole. Ese único cambio es el mayor bloque que puedes ganar en el reverso dentro del salto absoluto del 1,3% del 26,34% al 27,6%+.
Parámetros técnicos
Primero, los dos referentes BC del 27%+ sobre la mesa
Zheng, Z. et al. Maximizing carrier extraction in hybrid back-contact silicon solar cells. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Beijing University of Technology + Golden Stone Energy, certificado 27,62%)
LONGi HIBC, 28,13%, ISFH CalTeC abr 2026 (LONGi HIBC 2.0, ruta HPBC, récord recién establecido). Construido sobre HIBC 1.0 (Wang G. et al., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81%) iterado con iPET + LIC; artículo pendiente, certificación en el sitio oficial de LONGi.
| Métrica | JinKo 26,66% (n-TOPCon bifacial) | BJUT + Golden Stone 27,62% (HBC) | LONGi HIBC 28,13% |
|---|---|---|---|
| Estructura | Boro frontal + n-TOPCon trasero de contacto completo de doble capa | a-SiOx frontal + p/n interdigitado trasero (HBC) | HJT-P frontal + TOPCon-N de dedos trasero (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 est. | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Movimiento clave | Doble capa SiOx/poli + bloqueo de Ag | a-Si dopado con B en gradiente + pasivación frontal de a-SiOx dopado con O | Pasivación híbrida bipolar (lado P a-Si:H + lado N poli) |
Fíjate en ese FF del 87,73%. El 26,66% solo alcanza el 85,57%. Esa brecha absoluta del 2% en FF no es algo que una "doble capa trasera" por sí sola pueda compensar. Proviene de la optimización de la geometría de los dedos traseros, del sombreado sin rejilla en la superficie frontal y de llevar la recombinación de contacto hasta el nivel de 400-500 fA/cm² (más abajo).
Ventajas técnicas
Cómo cambia la doble capa SiOx/poli una vez que los p-dedos se localizan
Tanto las "dobles capas" del 26,66% como del 26,34% son reversos de contacto completo — el poli cubre toda la superficie trasera, el SiOx intermedio corre como una sola lámina continua. Una vez que el BC real hace que tanto los n-dedos como los p-dedos traseros tengan forma de dedo, la pila pasa de "manta" a "interdigitada", y esas dos lógicas tienen que redividirse.
SiOx inferior (~1,x nm, el sitio túnel) — nunca se mueve.
Este es el terreno propio de ese artículo de Das Solar sobre pasivación por poros. Hace crecer poros portadores de oxígeno de la clase de 10¹² cm⁻², y llevar J₀ hasta 2-4 fA/cm² depende de ello.
En BC, el SiOx inferior bajo el p-dedo se enfrenta a poli dopado con B, no con P. El B se asienta con mayor Dit en la interfaz Si/SiO₂, y la segregación de B arruina la estequiometría del SiOx. Así que el SiOx inferior del lado del p-dedo en realidad quiere ser ligeramente más grueso que el del lado del n-dedo (+0,2-0,3 nm), con un pre-recocido a 1050°C para activar el B y llevar la cristalinidad al 98% (la línea base que da el artículo del 26,34%).
SiOx intermedio (originalmente 1,5 nm, el sitio de bloqueo de Ag) — en BC, el material puede zonificarse.
Esta es la variable central. El intermedio en 26,66/26,34 es SiO₂ térmico puro, de función única (bloquear Ag + adelgazar la capa de parada). Bajo la estructura BC interdigitada, la región del p-dedo se topa con dos nuevos puntos de dolor que el contacto completo nunca tuvo que afrontar.
Punto de dolor A: El lado p-TOPCon es naturalmente débil en efecto de campo. La carga fija del B en la interfaz Si/SiO₂ es positiva (opuesta a la del lado n+). El SiOx puro no da pasivación por efecto de campo en el lado p, así que hay que tomar prestada carga negativa de una pila externa de AlOx.
Punto de dolor B: La recombinación de contacto metálico J₀,metal bajo el p-dedo es el techo de eficiencia del BC. El BC sin plata hoy se sitúa en J₀,metal de contacto con Al ~2400-2500 fA/cm², correspondiente a ~25,9% de eficiencia. Para tocar el nivel del sistema de Ag del 26,8%, hay que presionar J₀,metal por debajo de 400-500 fA/cm².
Un intermedio de SiOx puro no puede con A. Cambiar todo a AlOx/SiOx pisa otra mina terrestre.
AlOx/SiOx como capa túnel es una trampa, pero como capa intermedia puede ser un caramelo
Dos escenarios se mezclan en la literatura y deben mantenerse separados.
Escenario 1: El AlOx reemplaza directamente al SiOx inferior como capa túnel. El trabajo de Kaur (Solar Energy Materials 2021) es la historia de advertencia aquí:
Las dobles capas de AlOx y AlOx/SiOx como capas túnel pasivan peor que el SiOx puro.
Mecanismo: AlOx/SiOx mejora notablemente la difusión de B y suprime la difusión de P. El B se acumula en un "depósito" en la región de AlOx y luego empuja hacia el c-Si — una doble explosión de recombinación Auger más defectos de pares B-O.
Encima de eso, el Al difunde desde el AlOx hacia el c-Si formando niveles profundos, así que la recombinación SRH también sube.
Así que el SiOx inferior absolutamente no puede sustituirse por AlOx — esa es la razón de fondo por la que las líneas base de 26,66/26,34 no se mueven, y es exactamente por lo que LONGi HIBC funciona con "lado P con a-Si:H (lógica HJT), lado N con poli (lógica TOPCon)". El lado P simplemente esquiva la configuración SiOx/poli y sigue la ruta amorfa HJT + hidrógeno para eludir la trampa de B-SiOx.
Escenario 2: AlOx/SiOx ocupa la posición "intermedia" (sin efecto túnel, solo efecto de campo + bloqueo de Ag). Esta es la jugada solo-BC:
El SiOx inferior (1,x nm) permanece como SiO₂ térmico puro, hace crecer los poros pasivantes.
Por encima del poli interno (p+, alta cristalinidad), por debajo del poli externo (p++, fuertemente dopado para metalización) se sitúa el SiOx intermedio puro (1-1,5 nm).
En las regiones sin contacto (entre los dedos, y dentro de los dedos lejos de la pasta), el intermedio cambia a una pila ultradelgada de AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm). La carga fija negativa del AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² confiere al dedo p un efecto de campo y reduce la Dit del lado p-TOPCon.
En las regiones de contacto (bajo la abertura de pasta), el intermedio mantiene SiOx puro — para impedir que el AlOx deje que la difusión de B se descontrole durante el firing (la pasta de Ag hace firing a 700-800 °C, y el AlOx se vuelve inestable por encima de 550 °C cuando el Si-H se disocia).
Todavía no hay datos públicos de sección transversal de BC sobre este "intermedio por zonas", pero la cadena lógica se sostiene. El a-SiOx:H/AlOx:H a 6 nm/12 nm en pasivación de superficie frontal tipo n ya alcanza τeff de 5,1 ms sin recocido, lo que indica que el AlOx sin tocar directamente el c-Si (con a-SiOx o SiOx en medio) permite que el efecto de campo y la pasivación química cooperen. La región sin contacto del dedo p de BC es exactamente ese caso: el SiOx inferior separa el c-Si, el AlOx/SiOx intermedio separa el poli interno, el AlOx nunca toca el c-Si, y la ruta de difusión de B queda bloqueada por dos barreras, el SiOx inferior más el poli interno — mucho más seguro que el AlOx como capa túnel directa.
Aplicación del producto
Tres movimientos de apoyo para la localización del dedo p (el incremento de 26,34 a 27,6)
| Movimiento | Línea base 26,34 % | Incremento por localización del dedo p de BC | Cuello de botella abordado |
|---|---|---|---|
| SiOx inferior | Contacto total 1,8 nm (lado p-TOPCon) | 1,8→2,0 nm bajo el dedo p (anti-fijación de B), 1,3-1,5 nm bajo el dedo n | La segregación de B arruina el SiOx |
| SiOx intermedio | SiOx puro 1 nm (in situ) | Por zonas: sin contacto AlOx(3 nm)/SiOx(1 nm), contacto SiOx puro 1 nm | Efecto de campo débil en el lado p |
| Poli externo | 90 nm p++, pasta con metal alcalino | Abertura por LCO láser bajo el dedo p, abre solo AlOx/SiNx sin dañar poli/SiOx (iVoc verificado estable) | J₀,metal 2400→400 |
| Recocido | Pre-recocido a 1050 °C, 98 % de cristalinidad | Igual, pero la ventana de co-recocido de dedos p/n debe ceder — lado P 880-920, lado B 1050, dividido en recocido largo a ~950-980 °C | Conflicto de presupuesto térmico |
| Metalización | Pasta de Ag con metal alcalino (4 % en peso de Na₂O/K₂O) | Contacto de Al sin plata o pasta mixta Ag-Al, firing del dedo p a 700 °C J₀,metal ~2400, dedo n ~2500 en la misma condición | Sin plata + presionar J₀,metal a 400 |
Esos datos de BC sin plata importan: tras el LCO (apertura de contacto por láser) el iVoc apenas cae y el Raman no muestra señal amorfa, lo que demuestra que "abrir la ventana sin romper la pasivación de poli/SiOx" es factible — esa es la base de proceso para "mantener el SiOx intermedio puro en las regiones de contacto + ventana de pasta LCO" bajo el dedo p de BC. Pero J₀,metal 2400 fA/cm² solo corresponde a una eficiencia del 25,9 %. Esa brecha absoluta de 0,9 % frente al 26,8 % del sistema de Ag se la come por completo la recombinación de contacto. El cuello de botella del siguiente salto no es la capa de pasivación, es la metalización.
Entonces, ¿por qué pelea realmente la cara trasera en ese último salto al 27 %?
Alineemos las cuatro generaciones — Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13:
Generación del 25,4 %: la cara trasera peleaba por la "personalidad de poros" del SiOx inferior (pasivación vs recombinación), oxidación en dos pasos por LPCVD haciendo crecer poros pasivantes de clase 10¹².
Generación del 26,66 %: la cara trasera peleaba por la doble capa SiOx/poli + bloqueo de Ag por SiOx intermedio + adelgazamiento por láser, resolviendo la degradación por metalización y la absorción parásita.
Generación del 26,34 %: p-TOPCon trasero de contacto total de doble capa + pasta con metal alcalino + pre-recocido a 1050 °C, royendo la segregación de B en el lado p y la metalización.
Generación del 27,6 %+ (BC): p/n traseros interdigitados, SiOx inferior ajustado por polaridad (lado p 2,0 / lado n 1,3) + intermedio por zonas (sin contacto AlOx/SiOx para efecto de campo, contacto SiOx puro) + abertura por LCO sin dañar la pasivación + metalización sin plata/bajo contenido de Ag presionando J₀,metal a 400.
Una decisión contraintuitiva: por encima del 27 %, en el "combo de efecto de campo + doble capa" de la cara trasera, el AlOx no puede ir abajo (el sitio túnel hace explotar la difusión de B), solo en la región intermedia sin contacto. Esa es la mayor diferencia con el "AlOx directamente sobre c-Si para tomar prestada carga negativa" de la era PERC. La estructura BC da justo el espacio para un "intermedio por zonas" (la geometría interdigitada trae su propia zonificación). El TOPCon de contacto total simplemente no puede jugar esto. Eso también explica por qué 26,66/26,34 nunca pusieron AlOx en el intermedio — son de contacto total, el intermedio tiene que hacer de capa de parada + bloqueo de Ag, y el SiOx puro es más seguro.
Qué puede probar primero una línea piloto de BC
Mover el SiOx inferior del dedo p de 1,5 a 1,8-2,0 nm — añadir 30-50 % de tiempo de O₂ a 620 °C por LPCVD, mirar primero el perfil ECV de segregación de B.
Hacer muestras de intermedio "dos opciones": Grupo A SiOx puro 1,5 nm (línea base 26,66), Grupo B sin contacto ALD AlOx 3 nm / SiOx 1 nm más contacto SiOx puro 1,5 nm (ajustar bien la alineación de la ventana LCO).
Ajustar el láser LCO para acomodar el AlOx — el AlOx es más sensible a 355 nm que el SiOx, así que la receta de fotón UV profundo de 4,8 eV "abrir solo SiNx/AlOx sin dañar poli/SiOx" necesita recalibrarse para dosis de lado B y lado N por separado.
Cambiar la metalización a pasta mixta Ag-Al o Al total, fijar el firing a 700 °C — la línea base n/p J₀,metal 2400-2500 necesita frita de vidrio + atmósfera de firing + densidad del patrón de contacto ajustados en conjunto para llegar a 400-500.
Preguntas abiertas para el equipo de metalización de BC
Viabilidad de fabricación del "middle zonificado" bajo el dedo p — ¿el AlOx por ALD solo en la región sin contacto necesita máscara, o se deposita a toda la cara y se deja que el LCO barra el AlOx de la región de contacto? Lo primero añade un paso de máscara (el BC ya es bastante complejo), lo segundo arriesga que el láser LCO barra la pila AlOx/SiOx y dañe los pinholes pasivantes de SiOx inferior (solo se verificó que barrer AlOx/SiNx no daña el poly/SiOx; la pila AlOx/SiOx no).
Además, el 27,62% de Golden Stone usó "a-Si dopado con B en gradiente + pasivación frontal de a-SiOx dopado con O", con el lado P bajo lógica HJT en lugar de TOPCon. ¿Alcanzará el HIBC (lado P HJT + lado N TOPCon) el 28% antes que el BC full-TOPCon (poly/SiOx tanto en dedo p como en dedo n)? La línea del 28,13% de LONGi parece indicar que ganó el HIBC, pero la simplicidad del dispositivo del BC full-TOPCon (poly en ambos lados N y P, anneal compartido) podría recuperar terreno en coste a largo plazo. Estas dos subrutas de BC colisionarán a continuación por el trade-off "techo de pasivación vs complejidad de proceso".
Cuatro artículos seguidos (Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13), y la lógica trasera de tres generaciones del TOPCon de 25%→26%→27%+ está completa: pinholes pasivantes → bloque Ag de doble capa + adelgazamiento → interdigitación BC + middle zonificado + combo de efecto de campo.
Ooitech cree: las uniones de recombinación de nanocristales de In₂O₃ con ingeniería de superficie combinadas con la ingeniería de HSM en volumen/interfaz han llevado los módulos tándem totalmente de perovskita de gran área a una eficiencia certificada del 26,2 %, acercando decisivamente esta tecnología a la comercialización.
La idea del middle zonificado es ingeniosa, pero sinceramente la lucha más dura está en la línea, no en la mesa de dibujo. Llevar J₀,metal de 2400 hacia 400 significa que la dosificación del láser LCO, el frit de la pasta y el perfil de firing tienen que mantener tolerancia en cada dedo, oblea tras oblea — y eso es un problema de repetibilidad de línea de módulos tanto como de física de célula. Ya sea que la industria llegue primero al BC full-TOPCon o al HIBC, la ventana de proceso se estrecha en ambos casos, así que la metrología y el control térmico en la pila trasera se convierten en los verdaderos guardianes. Quienes construyen o actualizan líneas de producción de módulos pueden aprender mucho sobre estos trade-offs de firing y laminación en el canal de YouTube de Ooitech en www.youtube.com/ooitech.
Lecturas adicionales y datos de contexto
Material de referencia público sobre este tema, publicado por las organizaciones que mantienen la hoja de ruta tecnológica y los datos de mercado del sector:
