تقنية خلايا THBC الشمسية: كيف يكسر التلامس الخلفي المهجن السلبي حاجز الكفاءة 28%
مقدمة
الخلاصة الأساسية بسيطة لكنها قوية: THBC ليست مجرد تعديل تدريجي آخر في العملية. إنها إعادة بناء منهجية تجمع بين التلامس 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 الكثيف في القدرات، دخلت رسميًا دورة تحول جديدة في 2026. يتحول مركز المنافسة بعيدًا عن الحجم والأسعار المنخفضة، نحو الكفاءة والجودة والعوائد على مدى دورة الحياة.
مع اقتراب الحد النظري لخلايا السيليكون البلورية أحادية الوصلة (حوالي 29.4%)، تواجه تقنيات TOPCon و HJT التقليدية قيودًا 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 الباهت في مكاسب كفاءة السيليكون. في أبريل 2026، أعلن معهد أبحاث أن خلية THBC (خلية التلامس الخلفي الهجين السلبي) التي طورها ذاتيًا، والمعتمدة من ISFH الألمانية، وصلت إلى كفاءة تحويل قصوى تبلغ 28.00%. كانت هذه المرة الأولى التي تعبر فيها الصناعة عتبة 28.0% على رقاقة مستطيلة كبيرة 210R (210 مم × 182 مم).
نقطة التحول في الصناعة وصعود THBC
من الحجم إلى قيمة دورة الحياة
بعد تسجيل رقم قياسي قدره 316.6 جيجاوات من المنشآت الجديدة في 2025، تراجع سوق الطاقة الكهروضوئية في 2026 إلى نطاق أكثر عقلانية يتراوح بين 220-240 جيجاوات. الرسالة واضحة: لم يعد الأمر يتعلق بتركيب أكبر قدر ممكن، بل بمن يمكنه توليد المزيد من الكهرباء ضمن مساحة محدودة، واستثمار محدود، وظروف معقدة.
أصبحت المنافسة في سوق الكهرباء هي القاعدة، وتخلت شركات تطوير المحطات عن المنطق القديم المتمثل في منح العقود على أساس أقل سعر فقط. إنهم الآن يسعون إلى تحقيق إنتاج طاقة أعلى وعوائد أفضل على دورة الحياة.
في الوقت نفسه، انخفض استخدام الخلايا التقليدية من النوع P وبعض خطوط TOPCon المبكرة إلى أقل من 30% بسبب الطاقة الفائضة، بينما حافظت خلايا الاتصال الخلفي عالية الكفاءة BC على استخدام يقارب 60% في الربع الأول من عام 2026، مما أدى إلى تسريع 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 1. في مستويات الإنتاج الضخم الحالية، فقط خلايا BC عالية الكفاءة تجتاز هذا الحاجز باستمرار. مع طلب السوق للعوائد والسياسات للكفاءة، مهد هذا الرنين المزدوج الطريق لاختراق THBC في عام 2026.
ما هو THBC: الجينات المزدوجة للتقنيات الرائدة
TOPCon: اتصال سلبي بأكسيد النفق
TOPCon تعني اتصال سلبي بأكسيد النفق. 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 اتصال انتقائي للحامل. هذا يجلب ميزتين رئيسيتين: تخميل ممتاز، وتوافق قوي مع خطوط إنتاج PERC الحالية، ولهذا السبب توسعت TOPCon بسرعة في السنوات الأخيرة.
IBC: اتصال خلفي متشابك
IBC تعني اتصال خلفي متشابك. أكبر ميزة لها هي نقل جميع الأقطاب الموجبة والسالبة إلى الجزء الخلفي من الخلية. مع خلو المقدمة من خطوط الشبكة المعدنية، تختفي خسائر التظليل الناتجة عن المعدنة الأمامية تمامًا. لا يزيد IBC من مساحة استقبال الضوء فحسب، بل يوفر أيضًا جمالية فائقة، وهذا هو السبب بالضبط الذي جعل شركات مثل SolarCity التابعة لـ Tesla تراهن بشدة على هذا المسار.
THBC: إعادة البناء والتعزيز
يمكن فهم THBC على أنه اتصال سلبي بأكسيد النفق - اتصال خلفي هجين. إنه يعيد بناء جينات TOPCon و IBC بعمق: استخدام هيكل الاتصال السلبي لـ TOPCon كأساس مادي في الخلف، مع استعارة ترتيب الأقطاب المتشابكة لـ IBC. لكن THBC ليس مجرد تكديس TOPCon + IBC. إنه أشبه بدمج الاتصال السلبي لـ TOPCon، والتخميل عالي الكفاءة لـ HJT، وتصميم الأقطاب غير المظللة لخلايا BC في بنية منهجية واحدة. هذه آليات التخميل تكمل بعضها البعض فيزيائيًا، مما يوفر أداءً كهربائيًا وبصريًا مشتركًا يتجاوز بكثير أي مسار فردي.
الفيزياء والآليات وراء اختراق 28%
التماس الانتقائي للحامل يرفع الكفاءة الكمومية
في الخلايا التقليدية، يؤدي التلامس المباشر بين المعدن والسيليكون إلى العديد من عيوب الواجهة التي تعمل كمراكز إعادة اتحاد، مما يفقد الحاملات قبل وصولها إلى القطب. تعمل طبقة الأكسيد النفقية فائقة الرقة في THBC كقناة نفق أحادية الاتجاه. باستخدام تأثير النفق الكمومي، تسمح بمرور نوع واحد من الحاملات إلى القطب مع منع التدفق العكسي للنوع الآخر. يقلل هذا التلامس الانتقائي العالي من خسائر إعادة الاتحاد عند الواجهة إلى الحد الأدنى، مما يرفع جهد الدائرة المفتوحة (Voc) وعامل الملء (FF) والكفاءة الكمومية الداخلية (IQE).
التماس الممرر على الوجهين يقلل كثافة تيار إعادة الاتحاد
بينما تحل خلايا BC التقليدية مشكلة التظليل الأمامي، لا تزال المناطق المخدرة من النوع p+ و n+ الخلفية تظهر معدلات إعادة اتحاد عالية عند التقائها بالأقطاب المعدنية. التحسين الرئيسي في THBC هو تطبيق هياكل تماس ممررة من البولي سيليكون/أكسيد على كل من المناطق الخلفية p+ و n+، مما يعطي الظهر طبقة مزدوجة من الحماية الممررة. يخفض هذا كثافة تيار إعادة الاتحاد (J0) لمناطق الأقطاب الخلفية بدرجة كاملة من حيث الحجم، مما يسمح لـ Voc بالاقتراب من الحد الفيزيائي دون التضحية بعامل الملء.
هيكل IBC يوفر كسبًا بصريًا بدون تظليل وتحسين حبس الضوء
ترث THBC أكبر ميزة لـ IBC: واجهة خالية تمامًا من الأسلاك، مما يحقق منطقة استقبال ضوء بنسبة 100% ويزيد من الفوتونات الممتصة. نظرًا لأن الواجهة الأمامية لم تعد بحاجة لاستيعاب التلامس المعدني وشد اللحام، يحصل المصممون على حرية أكبر بكثير للتحسين البصري، مثل طلاءات مضادة للانعكاس ذات معامل انكسار أفضل، وأسطح محفورة 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.
مقارنة متعددة الأبعاد للكفاءة والأداء والعلاوة السوقية
مكانة THBC في طيف تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية
| التكنولوجيا | حد الكفاءة | فقدان التظليل الأمامي | معامل درجة الحرارة | ظروف الإضاءة المنخفضة والمعقدة | الموقع السوقي 2026 |
|---|---|---|---|---|---|
| PERC | 24%-25% | مرتفع، ~3%-5% | ~ -0.35%/C | استجابة ضعيفة للإضاءة المنخفضة، حساس لدرجة الحرارة | طاقة قديمة، استخدام أقل من 30% |
| TOPCon | 26%-27% | متوسط، ~2%-3% | ~ -0.30%/C | متوازنة، لكن خسائر واضحة تحت التظليل الجزئي | شحنات سائدة، تواجه طاقة فائضة وسقف كفاءة |
| HJT | 26.5%-27% | متوسط، ~2%-3% | ~ -0.26%/C | أداء ممتاز في الإضاءة المنخفضة ودرجات الحرارة المنخفضة | مكانة عالية الكفاءة، لكن عملية متطلبة وضغط تكلفة |
| HBC | 27.0%-27.8% | لا شيء، استقبال 100% | ~ -0.26%/C | كسب عالي ضد التظليل، استقرار جيد في درجة الحرارة | الخيار الأول للمشاريع الموزعة المتميزة |
| THBC | 28.00%+ | لا شيء، استقبال 100% | ~ -0.26%/C | أداء ممتاز في الإضاءة المنخفضة ومقاومة التظليل، درجة حرارة تشغيل منخفضة | الطريق الرائد من الجيل التالي أحادي الجانب، يلبي كفاءة المستوى الأول |
في بيانات المحطات الواقعية، أظهرت وحدات BC بالفعل مكاسب قوية في التوليد على مدار دورة الحياة. على سبيل المثال، وحدة Hi-MO 9 المزودة بخلايا HPBC 2.0، يحافظ معامل درجة حرارتها الممتاز -0.26%/C على متوسط درجة حرارة تشغيل يومية أقل بأكثر من 0.64 درجة مئوية من وحدات TOPCon التقليدية. في ظل ظروف غير مظللة تمامًا، يبلغ كسب التوليد التراكمي لكل واط 1.81% أعلى من TOPCon، ويصل إلى 4.36% في الأيام المشمسة النموذجية. والأكثر أهمية، في اختبارات التظليل الجزئي المحاكاة، حقق التصميم الكهربائي الفريد للتوصيل الضعيف لتقنية BC كسبًا تراكميًا في التوليد لكل واط يصل إلى 46.82% أعلى من TOPCon. هذا مهم جدًا في البيئات المتربة والمعرضة للتظليل مثل الصحاري ومناطق التعدين في أفريقيا، حيث تعني قدرة مقاومة التظليل إنتاجًا أكبر، وتكلفة تشغيل وصيانة أقل، وعائد استثمار طويل الأجل أكثر استقرارًا. في عام 2026، بدأت العديد من المشاريع الكبيرة، بما في ذلك مشروع 450MW في المجر، ومشروع 1.5GW في الإمارات، ومشروع 500MW للطاقة الشمسية المتكاملة لمكافحة التصحر في منغوليا الداخلية، في اعتماد وحدات BC/HPBC 2.0 بالكامل، مما يشير إلى أن السوق الآن يدرك القيمة التجارية الحقيقية لتقنية BC في البيئات القاسية المعقدة.
موجة الخلو من الفضة واختراق في اقتصاديات المواد
2026 عام الخلايا الشمسية الخالية من الفضة
يُطلق على عام 2026 على نطاق واسع عام الخلايا 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 الجديدة، ارتفاعًا في أسعارها بسبب فجوة العرض، مع ارتفاع مركز السوق إلى حوالي 20,000 يوان صيني/كجم. هذا يضع ضغطًا كبيرًا على تكلفة المعدنة للخلايا TOPCon التقليدية، حيث يمكن أن تصل تكلفة عجينة الفضة إلى 0.20-0.26 يوان صيني/واط. بالنسبة لصناعة تعاني بالفعل من منافسة هوامش ربح ضئيلة، هذه ليست مشكلة بسيطة بل مسألة بقاء، مما يجعل تكنولوجيا إزالة الفضة ضرورة للبقاء.
تقليل الفضة التدريجي
تقنيات مثل الطباعة الدقيقة الخطوط و0BB (بدون قضبان توصيل) تقترب من التبني الواسع. يمكنها خفض استخدام الفضة إلى 6-9 ملجم لكل واط، لكنها تقترب من الحدود الفيزيائية وتكافح لتعويض أسعار الفضة المرتفعة بالكامل.
معجون النحاس المطلي بالفضة
معجون النحاس المطلي بالفضة هو الخيار الانتقالي السائد لإزالة الفضة لخطوط HJT وبعض خطوط TOPCon. يقلل استهلاك الفضة لكنه يتطلب اتساق طباعة عالي جدًا، ونوافذ تلبيد بدرجة حرارة عالية، والتحكم في العملية، مما يرفع تكاليف التجربة والخطأ.
الطلاء الكهربائي بالنحاس: الطريق النهائي الخالي من الفضة
الطلاء الكهربائي بالنحاس يودع خطوط شبكة نحاسية نقية منقوشة على سطح الخلية من خلال الترسيب الكهروكيميائي، مما يلغي الاعتماد على الفضة بشكل أساسي. مزاياه واضحة: يمكن أن تنخفض تكلفة المعدنة إلى أقل من 5 سنتات/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 القطب دون الإضرار بالكفاءة. يحدث أن THBC هي واحدة من أكثر الناقلات مثالية لتقنية خالية من الفضة بالطلاء الكهربائي بالنحاس، لأن أقطابها الموجبة والسالبة كلها في الخلف، خالية من قيود استقبال الضوء الأمامية الصارمة وقيود التوتر الناتج عن التقادم. يمكن لطبقة SiO2/بولي سيليكون الخلفية عالية التخميل أن تعمل أيضًا كوسيط حفر خالٍ من التلف وصديق لليزر وتقليل خطر انتشار النحاس في ركيزة السيليكون. باختصار، THBC ليست فقط تقنية كفاءة، بل هي 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 لـ TOPCon (نمو الأكسيد، ترسيب البولي سيليكون، التنشيط، التلدين) مع النقش الخلفي الميكروني لـ IBC. على نفس الجانب الخلفي، يجب بناء مناطق منشطة p+ و n+ متداخلة بدقة مع عزل كهربائي موثوق لمنع الدوائر القصيرة. مع وجود 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 تكنولوجي إلى قائد صناعي.
توافق الرقائق الرقيقة وترقية المعدات
تتطلب معدات IBC المخصصة استثمارات عالية، مما يردع غالبًا المصنعين الصغار، 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، مما يناسب الرقائق الرقيقة بسمك 110-130 ميكرون ويخفض تكلفة مادة الرقاقة بشكل كبير. والأهم من ذلك، أن تصميمها متوافق بدرجة كبيرة مع خطوط TOPCon السائدة، لذا يمكن للشركات الرائدة التي لديها قدرات TOPCon متقدمة الترقية بسلاسة إلى THBC بتكلفة تحويل منخفضة نسبيًا، مما يحسن استهلاك الأصول.
استراتيجية القدرة المزدوجة TOPCon + THBC
طرحت الشركات الرائدة مثل Trina Solar بوضوح مسارًا مزدوجًا TOPCon + THBC. تواصل TOPCon الاستفادة من توليدها ثنائي الوجه وكفاءة التكلفة لخدمة السيناريوهات السائدة مثل محطات الطاقة الأرضية المركزية الكبيرة، بينما تسرع THBC خطوطها التجريبية وقدرتها الموسعة كمنتج متميز متمايز، مستهدفة السيناريوهات الحساسة للمساحة وعالية الإنتاجية أحادية الوجه مثل الأسطح التجارية المتميزة، والطاقة الشمسية السكنية، والمركبات الشمسية. تعمل Trina Solar الآن على تسريع التصنيع بناءً على خط THBC التجريبي المكتمل، وقد تجاوزت وحدتها من الجيل الجديد (2382 مم × 1134 مم) بالفعل 700 واط، مما يظهر إمكانات تصنيعية واضحة تتجاوز الأرقام القياسية المخبرية.
الخلاصة: THBC تعيد تعريف معيار القيمة لخلايا السيليكون البلورية
السباق النهائي لكفاءة الوصلة الواحدة
يمثل صعود THBC السباق النهائي لتحسينات الكفاءة لخلايا السيليكون البلورية أحادية الوصلة. إنه ليس مفهومًا من العدم، بل إعادة تنظيم لعدة مسارات تقنية عليا على الجانب الفيزيائي الخلفي: التلامس السلبي المؤكسد النفقي لـ TOPCon، والتنشيط عالي الكفاءة لـ HJT، وتصميم القطب بدون أسلاك لـ IBC. مدمجة في بنية واحدة، تشكل هذه القوى حلاً للخلايا من الجيل التالي يتميز بالكفاءة العالية، ومساحة استقبال الضوء الكبيرة، وفقدان إعادة التركيب المنخفض، والقدرة العالية على التكيف مع البيئة.
تحت الضغط المزدوج لموجة الخلو من الفضة في عام 2026 ومعيار الكفاءة الوطني من المستوى الأول، تنتقل تقنية THBC، بكفاءتها القصوى البالغة 28.00%، وتوافقها الممتاز مع الرقائق الرقيقة، ومكاسبها المتميزة في التوليد في البيئات المعقدة، ومزايا التكلفة المحتملة للخلو من الفضة، من المختبرات الحدودية إلى خط المواجهة للإنتاج الضخم. مع 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 التالي.
رأي Ooitech: تعتقد Ooitech أن THBC، من خلال إعادة بناء TOPCon وHJT وIBC على الجانب الخلفي للخلية، تكسر حاجز الكفاءة 28% وترسم الطريق نحو العصر القادم من الطاقة الشمسية الكهروضوئية عالية القيمة والخالية من الفضة القائمة على السيليكون البلوري.
