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一次硼擴(kuò)激光直摻具備足夠技術(shù)儲備，將大規(guī)模鋪開。

1 為什么TOPCon電池進(jìn)行重?fù)诫s更好？

N型太陽能電池正面一般利用硼擴(kuò)散工藝制結(jié)形成P型發(fā)射極。硼擴(kuò)選擇性發(fā)射極（SE，Selective Emitter）結(jié)構(gòu)電池，是在硼擴(kuò)散面金屬柵線與硅片的解除區(qū)域（電極接觸部分）進(jìn)行重?fù)诫s（P++），而金屬電極之間非金屬接觸區(qū)域?qū)崿F(xiàn)輕摻雜（P+）。此結(jié)構(gòu)可有效的降低金屬區(qū)的接觸電阻及金屬復(fù)合，提高開路電壓。同時非金屬接觸區(qū)域即輕摻雜區(qū)的俄歇復(fù)合降低且短波量子效率有效提高，從而提高其短路電流。

2 重?fù)脚鸬募夹g(shù)有哪些？

BBr3高溫擴(kuò)散是利用擴(kuò)散爐中的高溫和BBr3氛圍來實現(xiàn)硼原子向硅片內(nèi)的擴(kuò)散，其特點是工藝較為成熟，但能耗大，毒性強(qiáng)，選擇性差，存在繞擴(kuò)問題。在應(yīng)用方面，其目前是N型電池制備PN結(jié)的主流工藝；也有企業(yè)通過附加“掩膜”來嘗試將其應(yīng)用于選擇性發(fā)射極重?fù)?，但是受制于成本較高，仍無法大規(guī)模推廣。

激光摻雜是通過激光的能量來推動硼源中的硼原子在硅片內(nèi)擴(kuò)散。其優(yōu)勢在于實現(xiàn)區(qū)域可控的低能耗摻雜，一般應(yīng)用于選擇性發(fā)射極重?fù)健?br />
離子注入技術(shù)可以實現(xiàn)精確可控的摻雜，均勻性好，雖然具有很好的發(fā)展前景，但制造設(shè)備昂貴，導(dǎo)致電池制造成本偏高，尚未大規(guī)模應(yīng)用于光伏電池生產(chǎn)。

3 重?fù)脚鸬墓に嚶肪€如何區(qū)分？

重?fù)脚饛墓に嚶肪€角度，可以分為二次硼擴(kuò)和一次硼擴(kuò)。市場對于二次硼擴(kuò)和一次硼擴(kuò)的定義不夠清晰，我們認(rèn)為“二次”和“一次”應(yīng)定義為硅片進(jìn)入擴(kuò)散爐的次數(shù)。二次硼擴(kuò)硅片需要兩次進(jìn)入擴(kuò)散爐，激光在中間起到輔助開槽的作用。一次硼擴(kuò)只需要硅片一次進(jìn)入擴(kuò)散爐，然后再使用一次激光來誘導(dǎo)重?fù)脚稹?br />
4 二次硼擴(kuò)經(jīng)濟(jì)性差，無法大規(guī)模使用

典型的二次硼擴(kuò)工藝可以參考協(xié)鑫2018年申請的專利：①硅片在擴(kuò)散爐中進(jìn)行一次硼擴(kuò)；②硅片出爐，通過激光進(jìn)行開槽，形成新的P+區(qū)域暴露；③硅片通過再次進(jìn)入硼擴(kuò)爐，實現(xiàn)暴露P+區(qū)域的再次摻雜，轉(zhuǎn)變?yōu)镻++區(qū)域。

二次硼擴(kuò)的主要問題在于：①需要進(jìn)入兩次擴(kuò)散爐，操作繁瑣；②在爐中，有兩次“冷-熱”的加熱過程，對應(yīng)了雙倍的能耗；③需要兩次出爐，有兩次“熱-冷”的轉(zhuǎn)變，冷卻過程也會耗費大量的時間。因此，二次硼擴(kuò)是繁瑣、高能耗、高耗時、經(jīng)濟(jì)性低的方案。

5 一次硼擴(kuò)是最終解決方案，企業(yè)不斷優(yōu)化完善

根據(jù)以上所述，一次硼擴(kuò)是用一次擴(kuò)散爐，然后通過激光再來誘導(dǎo)選擇性發(fā)射級的重?fù)健?br />
在激光誘導(dǎo)選擇性發(fā)射極重?fù)街兄饕媾R兩個問題，一方面，激光摻雜對于表面硼源濃度有一定要求，在激光摻雜前獲得足夠的硼源濃度是前提。另一方面，由于硼原子的惰性，激光摻雜時需要的激光功率相對較高，高功率有可能對硅片引入額外損傷，從而影響整體效率。


針對以上問題，制造企業(yè)不斷推出新的方法來解決：

以正泰2020年專利、為例，為了解決一次擴(kuò)硼中激光硼源濃度不夠的問題，其先在硅片正表面金屬柵線對應(yīng)位置處印刷硼漿并烘干，提高硼源濃度，然后再用激光推進(jìn)，來實現(xiàn)選擇性發(fā)射極重?fù)诫s。該工藝達(dá)到了一次擴(kuò)硼的效果，但是需要附加硼漿印刷以及后續(xù)的清洗，步驟上較為繁瑣，經(jīng)濟(jì)性上有所打折。

以晶科2020年專利、為例，為了解決一次擴(kuò)硼中激光硼源濃度不夠的問題，其在擴(kuò)散爐進(jìn)行二次沉積（我們要強(qiáng)調(diào)，晶科該方法是在擴(kuò)散爐中進(jìn)行氣體和溫度的調(diào)控，只用進(jìn)一次爐）。具體而言，在硅片進(jìn)入擴(kuò)散爐以后，在第一溫度（850-880℃）進(jìn)行第一次硼擴(kuò)散沉積；在第一次硼擴(kuò)散沉積之后，使擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度從第一溫度升溫至第二溫度（＜950℃），進(jìn)行推結(jié)；在推結(jié)之后，使擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度從第二溫度降溫至第三溫度（850-880℃），在第三溫度下進(jìn)行第二次硼擴(kuò)散沉積。該工藝第一步沉積可用于制備輕摻雜區(qū)域，第二步沉積可為后續(xù)激光摻雜提供足夠的硼擴(kuò)散源，從而得到適合的重?fù)诫s區(qū)。該工藝在擴(kuò)散環(huán)節(jié)進(jìn)行了工藝的優(yōu)化，在一次進(jìn)爐的期間進(jìn)行了兩次沉積。其工藝相對于一次沉積會略顯復(fù)雜，但是相對于二次硼擴(kuò)的兩次進(jìn)爐來說，減少了一次最費時和耗能的“冷-熱、熱-冷”轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟(jì)性顯著增強(qiáng)，推進(jìn)了商業(yè)化應(yīng)用。

6 以發(fā)展的眼光看待行業(yè)，一次硼擴(kuò)激光直摻即將大規(guī)模鋪開

需要強(qiáng)調(diào)的是，我們上述對于專利的分析僅能反映企業(yè)過去的技術(shù)創(chuàng)新和探索，專利對于最新的技術(shù)的體現(xiàn)具有滯后性。我們也有足夠的理由認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)的最新技術(shù)會不斷迭代進(jìn)步，在專利的技術(shù)上更進(jìn)一步。

從一次硼擴(kuò)激光直摻的技術(shù)發(fā)展路徑來看，重點突破的領(lǐng)域主要在兩點：①通過各種各樣的嘗試來提高硼源的濃度，來幫助激光更好的實現(xiàn)選擇性發(fā)射極的重?fù)诫s。②對于摻雜激光的精細(xì)化調(diào)節(jié)，即在激光對于硅片帶來的損傷以及激光實現(xiàn)選擇性發(fā)射極重?fù)诫s提效之間的平衡。

針對①：我們可以看到眾多的電池企業(yè)嘗試各種方案，我們認(rèn)為區(qū)域涂抹硼漿的方法由于工藝繁瑣，不利于推廣。而在擴(kuò)散爐中，通過變溫、變氣氛的工藝優(yōu)化來實現(xiàn)硼的濃度梯度，或是激光摻雜的最好鋪墊，其有希望大規(guī)模在行業(yè)應(yīng)用。

針對②：我們可以看到眾多激光企業(yè)在不斷的努力和嘗試，通過其對于激光器和材料的理解，不斷優(yōu)化激光工藝參數(shù)，從而實現(xiàn)最優(yōu)的提效效果。

最后，結(jié)合我們上文對于技術(shù)專利的分析，以及海目星獲得激光直摻設(shè)備大額中標(biāo)通知書的客觀事實，我們認(rèn)為一次硼擴(kuò)激光直摻在TOPCon行業(yè)即將大規(guī)模鋪開。

原標(biāo)題：為什么說一次硼擴(kuò)激光直摻在TOPCon行業(yè)即將大規(guī)模鋪開？