製品紹介

"TOPConは本当にあと0.5%を絞り出せるのか？オージェ限界はもう目の前だ。"

その休憩室での一言は、ここ2年間n-TOPConラインを運用している誰もが抱く共通の不安をよく表しています。M10フルサイズセル、量産効率は25.5%から26%の間で停滞し、0.1%向上させるごとに再結合、コンタクト、銀ペーストとの戦いがあります。そこにJinkoが寧波材料研究所と共同でNature Energy論文を発表し、公認工業用M10 TOPCon効率を26.66%に引き上げ、両面率も88.3%に向上させました。一言で言えば、パッシベーションだけ、またはグリッドラインだけを追うのではなく、両方の電気的側面を同時に改善したのです。

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%、この新たなステップはどこから来たのか

過去1年のTOPCon「効率ニュース」は正直見飽きてきました。26.1%、26.35%、ほとんどがレーザー選択的改質か、ホウ素エミッタの微調整です。今回はJinkoのラインが両面同時に改善しています：

• 前面：高シート抵抗ホウ素エミッタとグリッドラインパターン最適化により、再結合と輸送損失を低減。

• 裏面：二層poly-Si/SiOx構造により、銀拡散をブロック、高結晶性内層、基板内の不活性リン低減、局所的な薄膜化。

• 認証プラットフォーム：M10工業用フルサイズセル、ラボスケールの試作品ではありません。

n-TOPConの世界では、88.3%という両面性は絶対効率よりもむしろ目を引くものであり、その理由は後ほど説明します。

前面：高シート抵抗ホウ素エミッタ、あえて挑戦

従来のi-TOPCon前面の矛盾：ホウ素拡散が重すぎるとオージェ再結合と濃度再結合が増大し、軽すぎるとエミッタ横方向抵抗が大きくなり、細線下の電流が収集できず、LECOによるコンタクト形成に頼らざるを得なくなる。

この論文が行ったこと（図2シリーズ参照）：

• パッシベーション品質が確保され、青色応答が維持される条件下で、ホウ素エミッタのシート抵抗を積極的に高める。

• バスバー/フィンガーパターンを再設計し、横方向輸送損失をグリッドライン段階で補償する。

• メタライゼーション側では、ナノジュール加熱方式（同チームの下地研究、Zhou et al., Small 2025が参考文献にあり）を用いてAg-Si接触抵抗を低減する。

図2のIQE/PL比較が示す通り、高抵抗エミッタ群の前面再結合電流密度j0は明らかに低下し、曲線因子も低下しない。これは、グリッドラインと局所コンタクトの最適化が輸送側を補償したことを意味する。

現場エンジニアの直感：高抵抗ホウ素エミッタの最大の落とし穴は電気的性能ではなく、 印刷焼き抜け窓とLECOプロセスとの互換性である。これは晶科能源（Jinko）の自社ラインのチーム（著者の毛杰や王昭は海寧晶科出身）によるものであり、このホウ素拡散とグリッドラインの組み合わせは、おそらくM10ラインで既にDOEが実施されており、純粋なラボレシピではない。

後面：ダブルポリSiが真の要

後面のセクションは、論文全体で最もエンジニア向けの部分である（図3および4）。

従来のn+ポリ/SiOx構造が直面する問題は誰もが知っている：

• 銀ペーストの焼き抜け時に、Agが粒界に沿って基板に向かって浸透し、界面準位を誘発し、光誘起劣化と暗劣化が同時に発生する。

• ポリ層が厚すぎると後面寄生吸収により両面性が低下し、薄すぎるとパッシベーションとコンタクトの安定性が維持できない。

ここでの改良点は、裏面側の二層トンネル酸化膜ポリSiです（図3のTEMにより、二層間の結晶性とドーピング分布の違いが明らかになっています）。

• 外層は「防御的」に傾いています：銀の拡散をブロックし、メタライゼーションによる界面パッシベーションの破壊を防ぎます。

• 内層は「攻撃的」に傾いています：高い結晶性と、基板側の不活性P濃度の抑制により、パッシベーション品質が向上します（図4のiVocとj0データがこれを裏付けています）。

• 局所的に薄くしたポリ層（おそらくLCOまたはレーザー開口窓領域）：裏面透過率が向上し、両面率が88.3%に達します。

図4の比較曲線において、単層ポリベースラインに対する二層ポリグループ：

• Vocは維持されます（高結晶性の内層と低不活性リンによる）。

• FFは犠牲になりません（銀の拡散は外層によって阻止され、接触抵抗率は悪化しません）。

• 両面率は従来のTOPConの約80%から88.3%に向上し、これはBOSコストにおいて効率シート上の0.3%よりも重要です。

製品用途

「Nature論文だから高価に違いない」という反射的な考えは捨ててください。実際にn-TOPConラインを運用している人にとって、ここには基本的にそのままコピーできる3つのことがあります：

• ホウ素エミッタの古い80-100 ohm/sqメニューに固執するのをやめましょう。それを高く押し上げ、グリッドラインを再計算し、LECOウィンドウを再調整すれば、表面側で0.2-0.3%絶対値の向上が確実に得られます。

• 裏面ポリを単層から二層に切り替えましょう。外層は必ずしも高価ではなく、単にもう1つのCVD層ですが、銀の拡散という隠れた故障モードは、両面モジュールの25年の寿命において実際にコストがかかります。

• 局所的なポリ薄膜化と両面性をトレードオフにしましょう。ガラスと封止材だけを最適化するよりも良い取引です。トラッカーと組み合わせた88%の両面率は、プラント側でのkWhコスト計算が物語っています。

もちろん落とし穴もあります：二層ポリの熱バジェット、レーザー局所薄膜化のスループットと均一性、既存のインライン設備に対する改造の規模などです。論文ではこれらは明記されませんが、晶科能源（Jinko）は認証効率を公表する勇気を持っており、少なくともM10パイロットラインは順調に稼働していることを示しています。

未解決の質問：現在のTOPCon熱バジェット（1300℃以上の高温ホウ素拡散＋LECO）の中で、さらにレーザー選択的改質層を積層すべきか（Wang Q氏の26.35%論文におけるUV-psルートのように）？ あるいは、裏面ダブルポリがすでにパッシベーション・コンタクト・両面性の三角形トレードオフを限界まで使い果たしており、次のステップはTOPConを絞り続けるのではなく、BC構造に切り替えるべきなのか？

Ooitechの見解

ここで静かに興味深いのは、これらのレバー（高シート抵抗ホウ素エミッタと裏面ダブルポリ）の両方がほぼ完全にセル側に存在する一方で、その効果は88.3%の両面性を通じてモジュールレベルで現れることです。モジュールラインでは、両面性が高まると、レイアップ、バックシートやガラスの選択、薄くてもろいセルに対するストリンガーの張力の考え方が変わります。そのため、モジュール側のプロセスウィンドウもそれに合わせて動く必要があります。M10からシャングル、TOPConまで様々なフォーマットに対応するターンキーモジュールラインの構築者として、私たちはこれらのセルレベルの変化を注意深く見守っています。なぜなら、それらが下流ラインが処理すべきペースを決めるからです。最新のモジュール生産ラインが実際にどのように動作するかを見たいなら、OoitechのYouTubeチャンネル（ www.youtube.com/ooitech ）を購読する価値があります。