背接触（BC）电池把正负电极一起移到背面，正面从此不见金属栅线，遮光损失归零，效率与外观同时受益。TOPCon背接触（TBC）、异质结背接触（HBC）与混合钝化背接触（HPBC）走的都是这条路，区别只在背面的钝化与掺杂排布 。代价转到了同一面：p型与n型图形 挤在一起，设计自由度收窄，制程更繁。好在激光开膜、激光增强接触优化（LECO）、热激光分离等工序陆续成熟，量产成本降了下来，BC 的份额开始爬坡。美能TLM接触电阻测试仪 是专用于太阳能电池电极优化中关键电学参数提取的高精度分析设备 ，具备接触电阻率与栅线电阻双重测试功能。
银浆这笔账同样绕不开。TOPCon、SHJ 的银浆用量本来就高于 PERC，银价居高不下，"少用银、不掉效率"成了刚需。栅线布局直接决定银浆开销，无主栅（ZBB）结构因此出现：焊盘与主栅一并撤掉，互联焊带直接压在细栅上。两种设计的损耗构成与最优参数并不相同，下文先交代模型与设置，再分头讲结果，最后在同一张效率--银浆图里比较。
三层模型：光学、电学、金属损耗
c-Si TBC 太阳电池厚度方向截面示意（未按比例）
Quokka3 建模所用四分之一单元细栅几何（显示 TBC 太阳电池背面）
方法分三层，各管一段物理。光学 用光线追踪软件 SunSolve Power处理绒面陷光；电学 用 Quokka3，把重掺杂 poly 薄层当作导电边界层，以饱和电流密度、方阻两个集总参数建模，算得快。金属栅线的损耗单独走解析式：把主栅宽度、厚度以及焊盘尺寸、数量这些几何量折算成金属电阻功率损耗，省去对全栅线逐一建模的时间。把 Quokka 的电学结果扣掉这笔金属损耗，得到电池效率；银浆消耗折算成AM1.5G下每瓦输出对应的银浆质量（mg/W）。
无主栅（ZBB）TBC 太阳电池栅线几何示意（未按比例）
模拟对象是 G12R 半片 TBC 电池 ，182×105 mm、厚 160 μm。前表面是底角 53° 的随机金字塔绒面，叠 Al2O3/SiNX/SiO2 减反；背面分成 p-poly、n-poly 与未掺杂间隙三个区，两个 poly 区保持平面，钝化更好做。电学参数由产业合作方的对称样品和传输线法测试给出。栅线按细栅间距（Sf）0.8--1.3 mm、细栅宽度（wf）20--35 μm、主栅数量（Nb）20--30 根逐项扫描。焊盘式布局中，首尾两根主栅贴近电池边缘，焊盘向中心内移以保证串焊可靠，间距取常规值的 1.5 倍。
光学结果：间距决定陷光，宽度几乎无感
(a) 160μm厚TBC电池模拟光生电流密度JL随细栅间距Sf与细栅宽度wf的变化；(b) SunSolve模拟得到的光学损耗分解
光学模拟先给光生电流密度 JL 定底数。细栅间距拉大，背面平面区域占比升高，陷光变差，逃逸光增多，JL 随之下滑；细栅宽度则几乎不影响JL，落到细栅上的光本就不多，其中约八成被漫反射走了。逐项拆损耗，背面逃逸是最大单项，前表面反射次之，二者都不随细栅间距改变；寄生吸收随间距拉大而抬头。模拟的 JL 整体略低于预期，作者归因于三点：前绒面未针对 BC 优化、ARC 叠层做了简化、模型背面按空气处理而测试机台实为反射台。偏差只影响绝对数值，不改变栅线相对优劣的排序。
电学基本规律：发射极比例取 0.5
Quokka3模拟得到的 (a) VOC、(b) JSC、(c) FF 与 (d) ηquokka
电学模拟从发射极比例入手。这个比例等于发射极宽度除以细栅间距，一头连着电学遮蔽，一头连着表面复合与载流子输运；p-poly 的饱和电流密度和方阻又都高于 n-poly，取值自然要折中。扫描下来，细栅宽度在 20--35 μm 整个区间内，最优比例都停在 0.5。比例压低、细栅收窄，VOC 占便宜；比例放大，少子在 BSF 区的输运损耗减小，JSC 受益；FF 则在中段某个比例处见顶。
Quokka3模拟得到的 (a) VOC、(b) JSC、(c) FF 与 (d) ηquokka
Quokka3 模拟得到的 (a) VOC、(b) JSC、(c) FF 与 (d) ηquokka
把五种细栅间距、四种宽度、七种主栅间距全部铺开，规律只剩两条：间距越小，ηquokka 越高；间距越大，最优细栅宽度越宽。VOC 的高低由细栅宽度与间距之比决定，FF与JSC 的权重合起来盖过了VOC。
焊盘式设计：损耗的大头在主栅
焊盘式 TBC 电池金属电阻功率损耗与各参数的相关矩阵
焊盘式设计里，主栅损耗与总金属损耗的相关系数高达 0.93，细栅损耗只有 0.58，大头在主栅。加宽主栅、加密主栅、增加焊盘数量都能直接见效，对应相关系数分别为 −0.67、−0.53、−0.32，明显强于细栅侧参数。
焊盘式TBC电池(a)Pm与(b)η随主栅数量Nb与焊盘数量Np变化的散点图
数量上，Nb=28 与 30 的效率几乎重合，再加主栅意义有限，组件层面的焊带电阻更值得琢磨；焊盘面积增大带来的电学遮蔽则是另一笔要盯住的代价。
焊盘式 TBC 电池 (a) Pm 与 (b) η 随主栅宽度 wb 与主栅厚度 tb 变化的散点图
主栅宽度的最优值跟着银浆预算走：银浆充足（>50 mg）时取 0.3 mm，预算收紧到 40 mg 以下改用 0.1 mm，省下的银浆挪给更小的细栅间距。
焊盘式 TBC 电池 (a) Pm 与 (b) η 随细栅间距 Sf 与细栅宽度 wf 变化的散点图
效率最高的组合基本落在Sf=0.8 mm、wf=20 μm，只有预算低于 40 mg 时，更大的间距才反超。纯细栅损耗比含主栅的总损耗低出一截，去主栅化因此是省银的大方向。
ZBB 设计：细栅损耗上位，主栅数量仍是关键旋钮
焊盘式 TBC 太阳电池栅线几何示意（未按比例）
ZBB 的局面反了过来。焊带与每一根细栅电气相连，细栅损耗与总损耗的相关系数升到 0.96，且对细栅长度呈二次依赖。此时主栅数量依然是最锋利的参数：Nb=30 同时给出最低损耗与最高效率，Nb=28 紧随其后；主栅宽度反倒成了相关性最弱的量，其最优值随银浆预算增大而放宽。
ZBB TBC电池(a)Pm与(b)η随细栅间距Sf与细栅宽度wf变化的散点图
原本贯穿的主栅退化成与细栅平行的分段短线，另设锥形主栅收集边缘细栅的电流。细栅侧的结论与焊盘式一致：Sf =0.8 mm的 ηquokka 优势稳固，银浆低于 50 mg 时 wf 取 20 μm，预算充裕再放宽到 35 μm。
两种设计的取舍
焊盘式（实心符号）与ZBB（空心符号）TBC电池最大效率η等高线随银浆消耗量与主栅数量Nb的对比
把两种设计的效率对银浆消耗画在同一张图上，差别一眼可见。焊盘式要守住26%±0.1% 的效率，银浆消耗不能低于 11 mg/W ；ZBB 只需约 7 mg/W。银浆用量相同时，ZBB 的效率高出 0.1±0.02 个百分点（绝对值）；预算压到 10 mg/W 以下，差距显著放大。对照来看，主栅数量从 30 减到 20，两种设计都会损失约 0.1 个百分点。省银这件事上 ZBB 没有悬念，代价换到了别处：互连工艺与组件可靠性的门槛更高，量产前还需逐项验证。
本文用SunSolve 做光学模拟、Quokka3 做电学模拟 、解析计算处理金属电阻损耗，对采用焊盘式和 ZBB 设计的 c-Si TBC 电池做了系统性的栅线优化。光学模拟显示电池 JSC 与细栅宽度无关，只随细栅间距增大而略微下降。模拟出的生成率导入 Quokka 电学模型后，先为每种细栅配置找最优发射极宽度，再把模拟扩展到所有可能的主栅间距，最后把 Quokka 的模拟结果与解析算出的金属功率损耗合起来得到电池效率。
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原文参考：Grid Optimization of Tunnel Oxide Passivated Back Contact Silicon Solar Cells
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