تقنية خلايا THBC الشمسية: كيف يكسر التلامس الخلفي السلبي المهجن حاجز الكفاءة 28%
جدول المحتويات
مقدمة
الخلاصة الأساسية بسيطة لكنها قوية: THBC ليست مجرد تحسين تدريجي آخر في العملية. إنها إعادة بناء منهجية تجمع بين الاتصال السلبي لـ TOPCon، والتنشئة عالية الكفاءة لـ HJT، وتخطيط الأقطاب بدون أسلاك لـ IBC في بنية واحدة مبنية حول الجانب الخلفي للخلية.
صناعة الطاقة الكهروضوئية، بعد فترة من التوسع الكبير في القدرات، دخلت رسمياً دورة تحول جديدة في عام 2026. يتحول مركز المنافسة بعيداً عن الحجم والأسعار المنخفضة، نحو الكفاءة والجودة والعوائد على مدى دورة الحياة الكاملة.
مع اقتراب الحد النظري لخلايا السيليكون البلورية أحادية الوصلة (حوالي 29.4%)، تواجه تقنيات TOPCon وHJT التقليدية قيوداً فيزيائية واقتصادية متزايدة الصرامة عند سقف كفاءة الإنتاج الضخم البالغ حوالي 27%.
على هذه الخلفية، بنية خلية جديدة تدمج عدة مسارات تقنية من الدرجة الأولى تكسر الجمود في مكاسب كفاءة السيليكون. في أبريل 2026، أعلن معهد أبحاث أن خلية THBC (خلية الاتصال الخلفي الهجين السلبي) التي طورها ذاتياً، والمعتمدة من معهد ISFH الألماني، وصلت إلى كفاءة تحويل قصوى تبلغ 28.00%. كانت هذه هي المرة الأولى التي تعبر فيها الصناعة عتبة 28.0% على رقاقة مستطيلة كبيرة المساحة 210R (210 مم × 182 مم).
نقطة تحول الصناعة وصعود THBC
من الحجم إلى قيمة دورة الحياة
بعد تسجيل رقم قياسي قدره 316.6 جيجاواط من التركيبات الجديدة في عام 2025، تراجع سوق الطاقة الكهروضوئية في 2026 إلى نطاق أكثر عقلانية يتراوح بين 220-240 جيجاواط. الرسالة واضحة: لم يعد الأمر يتعلق بتركيب أكبر قدر ممكن، بل بمن يستطيع توليد المزيد من الكهرباء ضمن مساحة محدودة، واستثمار محدود، وظروف معقدة.
أصبحت المناقصات في سوق الكهرباء هي القاعدة، ويتخلى مطورو المحطات عن المنطق القديم المتمثل في منح العقود على أساس السعر الأدنى فقط. إنهم الآن يسعون إلى إنتاج طاقة أعلى وعوائد أفضل على مدى دورة الحياة.
في الوقت نفسه، انخفض استخدام الخلايا التقليدية من نوع P وبعض خطوط TOPCon المبكرة إلى أقل من 30% بسبب الطاقة الإنتاجية الزائدة، بينما حافظت خلايا التلامس الخلفي عالية الكفاءة من نوع BC على استخدام يقارب 60% في الربع الأول من عام 2026، مما سرّع من مكاسبها في حصة السوق.
السياسات تتشدد أيضًا. بموجب معايير الكفاءة الوطنية الجديدة، فقط الوحدات التي تبلغ كفاءة تحويلها 24.2% أو أعلى يمكنها الوصول إلى كفاءة المستوى الأول. عند مستويات الإنتاج الضخم الحالية، فقط وحدات BC عالية الكفاءة تتجاوز هذا الحد باستمرار. مع طلب السوق على العوائد والسياسات على الكفاءة، مهد هذا الرنين المزدوج الطريق لاختراق THBC في عام 2026.
ما هو THBC: الجينات المزدوجة لتقنيات Ace
TOPCon: تلامس مؤكسد نفق سلبي
TOPCon تعني تلامس مؤكسد نفق سلبي. جوهرها هو زراعة طبقة رقيقة جدًا من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) على سطح الرقاقة، عادةً بسماكة 1-2 نانومتر فقط، ثم ترسيب فيلم بولي سيليكون لبناء هيكل تلامس انتقائي للحامل. هذا يجلب ميزتين رئيسيتين: عزل ممتاز، وتوافق قوي مع خطوط إنتاج PERC الحالية، ولهذا توسعت TOPCon بسرعة في السنوات الأخيرة.
IBC: تلامس خلفي متشابك
IBC تعني تلامس خلفي متشابك. أكبر ميزة لها هي نقل جميع الأقطاب الموجبة والسالبة إلى الجزء الخلفي من الخلية. مع خلو الجزء الأمامي من خطوط الشبكة المعدنية، تختفي خسائر التظليل من المعدنة الأمامية تمامًا. لا يزيد IBC من منطقة استقبال الضوء فحسب، بل يوفر أيضًا جماليات فائقة، وهذا هو السبب في أن شركات مثل SolarCity التابعة لتيسلا راهنت بشدة على هذا المسار.
THBC: إعادة البناء والتعزيز
يمكن فهم THBC على أنه تلامس مؤكسد نفق سلبي - تلامس خلفي هجين. إنه يعيد بناء جينات TOPCon وIBC بعمق: استخدام هيكل التلامس السلبي من TOPCon كأساس مادي في الخلف، مع استعارة ترتيب الأقطاب المتشابكة من IBC. لكن THBC ليس مجرد تكديس بسيط لـ TOPCon + IBC. إنه أشبه بدمج التلامس السلبي من TOPCon، والعزل عالي الكفاءة من HJT، وتصميم الأقطاب غير المظلل من خلايا BC في بنية منهجية واحدة. هذه آليات العزل تكمل بعضها البعض فيزيائيًا، مما يوفر أداءً كهربائيًا وبصريًا مشتركًا يتجاوز بكثير أي مسار فردي.
الفيزياء والآليات وراء اختراق 28%
التلامس الانتقائي للحامل يرفع الكفاءة الكمية
في الخلايا التقليدية، يؤدي الاتصال المباشر بين المعدن والسيليكون إلى العديد من العيوب السطحية التي تعمل كمراكز إعادة اتحاد، مما يفقد حاملات الشحنة قبل وصولها إلى القطب. تعمل طبقة الأكسيد النفقية فائقة الرقة في THBC كقناة نفق أحادية الاتجاه. باستخدام تأثير النفق الكمي، تسمح بمرور نوع واحد من حاملات الشحنة إلى القطب بينما تمنع التدفق العكسي للنوع الآخر. هذا الاتصال الانتقائي العالي يقلل خسائر إعادة الاتحاد السطحية إلى الحد الأدنى، مما يرفع جهد الدائرة المفتوحة (Voc)، وعامل التعبئة (FF)، والكفاءة الكمية الداخلية (IQE).
الاتصال السلبي المزدوج الجانب يقلل من كثافة تيار إعادة الاتحاد
بينما تحل خلايا BC التقليدية مشكلة التظليل الأمامي، تظهر المناطق الخلفية المشوبة بـ p+ و n+ معدلات إعادة اتحاد عالية عند نقاط التلامس مع الأقطاب المعدنية. التحسين الرئيسي في THBC هو تطبيق هياكل اتصال سلبي من البولي سيليكون/الأكسيد في كل من المناطق الخلفية p+ و n+، مما يمنح الجزء الخلفي طبقة مزدوجة من الحماية السلبية. هذا يخفض كثافة تيار إعادة الاتحاد (J0) لمناطق الأقطاب الخلفية بدرجة كاملة من الحجم، مما يسمح لـ Voc بالاقتراب من الحد الفيزيائي دون التضحية بعامل التعبئة.
هيكل IBC يوفر كسبًا بصريًا بدون تظليل وتحسينًا لاحتجاز الضوء
يرث THBC أكبر ميزة في IBC: واجهة خالية تمامًا من الأسلاك، مما يحقق مساحة استقبال ضوء 100% ويزيد من امتصاص الفوتونات. نظرًا لأن الواجهة الأمامية لم تعد بحاجة لاستيعاب التلامس المعدني وشد اللحام، يحصل المصممون على حرية أكبر بكثير لتحسين البصريات، مثل طلاءات مضادة للانعكاس متطابقة بشكل أفضل، وأسطح محفورة مضبوطة بدقة، وباعثات انتقائية. هذه الأساليب، التي يصعب تحسينها معًا في الخلايا ذات الأقطاب الأمامية التقليدية، تتحقق بالكامل في بنية THBC، مما يدفع تيار الدائرة القصيرة (Jsc) إلى الاقتراب من حده الأقصى.
مقارنة شاملة عبر الأبعاد للكفاءة والأداء والعلاوة السوقية
مكانة THBC في طيف تقنيات الطاقة الشمسية
| التقنية | حد الكفاءة | فقدان التظليل الأمامي | معامل درجة الحرارة | الظروف منخفضة الإضاءة والمعقدة | المركز السوقي 2026 |
|---|---|---|---|---|---|
| PERC | 24%-25% | مرتفع، ~3%-5% | ~ -0.35%/C | استجابة ضعيفة للإضاءة المنخفضة، حساس لدرجة الحرارة | قدرة قديمة، استخدام أقل من 30% |
| TOPCon | 26%-27% | متوسط، ~2%-3% | ~ -0.30%/C | متوازن، لكن خسائر واضحة تحت التظليل الجزئي | الشحنات الرئيسية، تواجه فائض الطاقة وسقف الكفاءة |
| HJT | 26.5%-27% | متوسط، ~2%-3% | ~ -0.26%/مئوي | أداء ممتاز في الإضاءة المنخفضة ودرجات الحرارة المنخفضة | مكانة عالية الكفاءة، ولكنها تتطلب عمليات دقيقة وضغوط تكلفة |
| HBC | 27.0%-27.8% | لا شيء، استقبال 100% | ~ -0.26%/مئوي | كسب عالي ضد التظليل، استقرار حراري جيد | الخيار الأول للمشاريع الموزعة الفاخرة |
| THBC | 28.00%+ | لا شيء، استقبال 100% | ~ -0.26%/مئوي | أداء ممتاز في الإضاءة المنخفضة ومقاومة التظليل، درجة حرارة تشغيل منخفضة | الجيل القادم من المسار الرائد أحادي الوجه، يلبي كفاءة المستوى الأول |
في بيانات المحطات الواقعية، أظهرت وحدات BC بالفعل مكاسب قوية في توليد الطاقة على مدى دورة الحياة. على سبيل المثال، وحدة Hi-MO 9 المزودة بخلايا HPBC 2.0، مع معامل درجة حرارة ممتاز يبلغ -0.26%/مئوي، تحافظ على متوسط درجة حرارة تشغيل يومية أقل بأكثر من 0.64 درجة مئوية مقارنة بوحدات TOPCon التقليدية. في ظل ظروف عدم التظليل الكامل، يبلغ كسب التوليد التراكمي لكل واط 1.81% أعلى من TOPCon، ويصل إلى 4.36% في الأيام المشمسة النموذجية. والأهم من ذلك، في اختبارات التظليل الجزئي المحاكاة، حقق التصميم الكهربائي الفريد للتوصيل الضعيف في تقنية BC كسبًا تراكميًا في التوليد لكل واط يصل إلى 46.82% أعلى من TOPCon. وهذا مهم جدًا في البيئات المتربة والمعرضة للتظليل مثل الصحاري ومناطق التعدين الأفريقية، حيث تعني مقاومة التظليل إنتاجية أعلى، وتكاليف تشغيل وصيانة أقل، وعائد استثمار طويل الأجل أكثر استقرارًا. في عام 2026، بدأت عدة مشاريع كبيرة، بما في ذلك مشروع بقدرة 450 ميجاوات في المجر، ومشروع بقدرة 1.5 جيجاوات في الإمارات، ومشروع متكامل للطاقة الشمسية لمكافحة التصحر بقدرة 500 ميجاوات في منغوليا الداخلية، في اعتماد وحدات BC/HPBC 2.0 بالكامل، مما يشير إلى أن السوق يدرك الآن القيمة التجارية الحقيقية لتقنية BC في البيئات القاسية المعقدة.
موجة الخالية من الفضة واختراق اقتصاديات المواد
2026 عام الطاقة الشمسية الخالية من الفضة
يُطلق على عام 2026 على نطاق واسع اسم عام الطاقة الشمسية الخالية من الفضة. مع تشديد الصين لضوابط تصدير الفضة اعتبارًا من 1 يناير 2026، شهدت الفضة، وهي مادة أساسية استراتيجية للطاقة الشمسية والمركبات الكهربائية، ارتفاع أسعارها إلى هضبة عالية بسبب فجوة العرض، حيث ارتفع مركز السوق إلى حوالي 20,000 يوان صيني/كجم. وهذا يضع ضغوطًا كبيرة على تكاليف المعدنة لخلايا TOPCon التقليدية، حيث يمكن أن تصل تكلفة معجون الفضة إلى 0.20-0.26 يوان صيني/واط. بالنسبة لصناعة تعاني بالفعل من منافسة على هوامش ربح ضئيلة، هذه ليست مشكلة بسيطة بل مسألة بقاء، مما يجعل تقنية إزالة الفضة ضرورة للبقاء.
تقليل الفضة التدريجي
تقنيات مثل الطباعة فائقة الدقة و0BB (بدون قضبان توصيل) تقترب من التبني الواسع النطاق. يمكنها خفض استخدام الفضة إلى 6-9 ملغ لكل واط، لكنها تقترب من الحدود الفيزيائية وتكافح لتعويض أسعار الفضة المرتفعة بالكامل.
عجينة النحاس المطلي بالفضة
عجينة النحاس المطلي بالفضة هي الخيار الانتقالي الرئيسي لإزالة الفضة لخطوط HJT وبعض خطوط TOPCon. تقلل استهلاك الفضة لكنها تتطلب اتساقًا عاليًا جدًا في الطباعة، ونوافذ تلبيد بدرجات حرارة عالية، وتحكمًا في العملية، مما يرفع تكاليف التجربة والخطأ.
الطلاء الكهربائي بالنحاس: الطريق النهائي الخالي من الفضة
الطلاء الكهربائي بالنحاس يودع خطوط نحاسية نقية منقوشة على سطح الخلية من خلال الترسيب الكهروكيميائي، مما يقلل الاعتماد على الفضة بشكل جذري. مزاياها واضحة: يمكن أن تنخفض تكلفة المعدنة إلى أقل من 5 سنتات لكل واط؛ يمكن أن يصل التوفير لكل واط إلى 0.05-0.08 يوان صيني؛ ويتم القضاء تمامًا على مخاطر تقلب أسعار الفضة. توفر خطوط النحاس أيضًا موصلية أعلى ومقاومة تسلسلية أقل، مما يقلل مقاومة الأقطاب دون الإضرار بالكفاءة. يصادف أن THBC هي واحدة من أكثر الحوامل مثالية لتقنية الطلاء الكهربائي بالنحاس الخالية من الفضة، لأن أقطابها الموجبة والسالبة كلها في الخلف، خالية من القيود الصارمة لاستقبال الضوء الأمامي وتوتر الشيخوخة. يمكن أيضًا أن تعمل طبقة SiO2/بولي سيليكون الخلفية عالية التخميل كوسيط صديق لليزر وخالٍ من التلف للتخديد، وتقلل من خطر انتشار النحاس في ركيزة السيليكون. باختصار، THBC ليست فقط تقنية كفاءة، بل أيضًا اختراق في اقتصاديات المواد.
تحديات الإنتاج الضخم واستراتيجية الدفع المزدوج TOPCon + THBC
تحديات الإنتاجية من تعقيد العملية
يجمع THBC بين ترسيب التخميل متعدد الخطوات في TOPCon (نمو الأكسيد، ترسيب البولي سيليكون، التنشيط، التلدين) مع النمذجة الخلفية الدقيقة بمقياس ميكرون في IBC. على نفس الجانب الخلفي، يجب بناء مناطق مخدرة p+ وn+ متداخلة بدقة مع عزل كهربائي موثوق لمنع الدوائر القصيرة. مع خطوات عملية أكثر بكثير، يمكن تضخيم أي تقلب طفيف في الإنتاجية إلى ضغط تكلفة إجمالي، وهو عتبة يجب أن يعبرها THBC في طريقه من قائد تقني إلى قائد صناعي.
توافق الرقائق الرقيقة وترقيات المعدات
تتطلب معدات IBC المخصصة استثمارًا عاليًا، مما يردع غالبًا المصنعين الأصغر حجمًا، وقد يتطلب بناء خط THBC جديد 250-300 مليون يوان صيني لكل جيجاواط من النفقات الرأسمالية. ومع ذلك، حققت THBC اختراقات رئيسية في قابلية التكيف مع الإنتاج الضخم للرقائق الرقيقة، حيث تناسب الرقائق الرقيقة بسماكة 110-130 ميكرون وتخفض بشكل كبير تكلفة مادة الرقاقة. الأهم من ذلك، أن تصميمها متوافق بشكل كبير مع خطوط TOPCon السائدة، لذا يمكن للشركات الرائدة ذات القدرة المتقدمة على TOPCon الترقية بسلاسة إلى THBC بتكلفة تحويل منخفضة نسبيًا، مما يحسن استهلاك الأصول.
استراتيجية القدرة المزدوجة TOPCon + THBC
اقترحت الشركات الرائدة مثل Trina Solar بوضوح مسارًا مزدوجًا TOPCon + THBC. تواصل TOPCon الاستفادة من توليدها ثنائي الوجه وأدائها من حيث التكلفة لخدمة السيناريوهات الرئيسية مثل محطات الطاقة الأرضية الكبيرة المركزية، بينما تسرع THBC خطوط الإنتاج التجريبية والقدرة الموسعة كمنتج متميز رائد متمايز، مستهدفة السيناريوهات الحساسة للمساحة وعالية الإنتاجية أحادية الوجه مثل الأسطح التجارية الفاخرة، والطاقة الشمسية السكنية، والمركبات الشمسية. تسرع Trina Solar الآن التصنيع بناءً على خط إنتاج THBC التجريبي المكتمل، حيث تجاوزت وحدتها الجديدة (2382mm × 1134mm) بالفعل 700W، مما يظهر إمكانات تصنيع واضحة تتجاوز الأرقام المختبرية.
الخلاصة: THBC تعيد تعريف معيار القيمة لخلايا السيليكون البلورية
الاندفاع النهائي لكفاءة الوصلة الواحدة
يمثل صعود THBC الاندفاع النهائي لمكاسب الكفاءة لخلايا السيليكون البلورية أحادية الوصلة. إنه ليس مفهومًا من العدم، بل إعادة تنظيم لعدة تقنيات رائدة على الجانب الفيزيائي الخلفي: اتصال النفق المؤكسد من TOPCon، والتنشيط عالي الكفاءة من HJT، وتصميم الأقطاب بدون أسلاك من IBC. مدمجة في بنية واحدة، تشكل هذه القوى حلاً للخلايا من الجيل التالي بكفاءة عالية، ومساحة استقبال ضوئي كبيرة، وفقدان إعادة تركيب منخفض، وقابلية قوية للتكيف البيئي.
تحت الضغط المزدوج لموجة 2026 الخالية من الفضة والمعيار الوطني من المستوى الأول للكفاءة، تنتقل THBC، بكفاءتها القصوى البالغة 28.00%، وتوافقها الممتاز مع الرقائق الرقيقة، ومكاسبها المتميزة في التوليد في البيئات المعقدة، ومزايا التكلفة المحتملة الخالية من الفضة، من المختبرات الحدودية إلى الخط الأمامي للإنتاج الضخم. ومع نضوج عمليات الإنتاج وتعمق استراتيجية الدفع المزدوج TOPCon + THBC، تعيد هذه البنية الهجينة الجديدة ذات التلامس الخلفي السلبي تشكيل معيار القيمة لسلسلة توريد الطاقة الشمسية الكهروضوئية. قد لا تكون الجولة القادمة من المنافسة فقط حول من هو الأرخص، بل حول من يمكنه توليد المزيد من الكهرباء في نفس المساحة، ومن يمكنه الحفاظ على عوائد أعلى في البيئات المعقدة، ومن سيحدد القيمة الأساسية لتقنية الطاقة الشمسية الكهروضوئية من الجيل القادم.
رؤية Ooitech: تعتقد Ooitech أن THBC، من خلال إعادة بناء TOPCon وHJT وIBC على الجانب الخلفي للخلية، تكسر حاجز الكفاءة البالغ 28% وترشد الطريق نحو العصر القادم من الطاقة الشمسية الكهروضوئية عالية القيمة والخالية من الفضة القائمة على السيليكون البلوري.
