一次硼扩激光直掺具备足够技术储备，将大规模铺开。

1 为什么TOPCon电池进行重掺杂更好？

N型太阳能电池正面一般利用硼扩散工艺制结形成P型发射极。硼扩选择性发射极（SE，Selective Emitter）结构电池，是在硼扩散面金属栅线与硅片的解除区域（电极接触部分）进行重掺杂（P++），而金属电极之间非金属接触区域实现轻掺杂（P+）。此结构可有效的降低金属区的接触电阻及金属复合，提高开路电压。同时非金属接触区域即轻掺杂区的俄歇复合降低且短波量子效率有效提高，从而提高其短路电流。

2 重掺硼的技术有哪些？

BBr3高温扩散是利用扩散炉中的高温和BBr3氛围来实现硼原子向硅片内的扩散，其特点是工艺较为成熟，但能耗大，毒性强，选择性差，存在绕扩问题。在应用方面，其目前是N型电池制备PN结的主流工艺；也有企业通过附加“掩膜”来尝试将其应用于选择性发射极重掺，但是受制于成本较高，仍无法大规模推广。

激光掺杂是通过激光的能量来推动硼源中的硼原子在硅片内扩散。其优势在于实现区域可控的低能耗掺杂，一般应用于选择性发射极重掺。

离子注入技术可以实现精确可控的掺杂，均匀性好，虽然具有很好的发展前景，但制造设备昂贵，导致电池制造成本偏高，尚未大规模应用于光伏电池生产。

3 重掺硼的工艺路线如何区分？

重掺硼从工艺路线角度，可以分为二次硼扩和一次硼扩。市场对于二次硼扩和一次硼扩的定义不够清晰，我们认为“二次”和“一次”应定义为硅片进入扩散炉的次数。二次硼扩硅片需要两次进入扩散炉，激光在中间起到辅助开槽的作用。一次硼扩只需要硅片一次进入扩散炉，然后再使用一次激光来诱导重掺硼。

4 二次硼扩经济性差，无法大规模使用

典型的二次硼扩工艺可以参考协鑫2018年申请的专利：①硅片在扩散炉中进行一次硼扩；②硅片出炉，通过激光进行开槽，形成新的P+区域暴露；③硅片通过再次进入硼扩炉，实现暴露P+区域的再次掺杂，转变为P++区域。

二次硼扩的主要问题在于：①需要进入两次扩散炉，操作繁琐；②在炉中，有两次“冷-热”的加热过程，对应了双倍的能耗；③需要两次出炉，有两次“热-冷”的转变，冷却过程也会耗费大量的时间。因此，二次硼扩是繁琐、高能耗、高耗时、经济性低的方案。

5 一次硼扩是最终解决方案，企业不断优化完善

根据以上所述，一次硼扩是用一次扩散炉，然后通过激光再来诱导选择性发射级的重掺。

在激光诱导选择性发射极重掺中主要面临两个问题，一方面，激光掺杂对于表面硼源浓度有一定要求，在激光掺杂前获得足够的硼源浓度是前提。另一方面，由于硼原子的惰性，激光掺杂时需要的激光功率相对较高，高功率有可能对硅片引入额外损伤，从而影响整体效率。


针对以上问题，制造企业不断推出新的方法来解决：

以正泰2020年专利、为例，为了解决一次扩硼中激光硼源浓度不够的问题，其先在硅片正表面金属栅线对应位置处印刷硼浆并烘干，提高硼源浓度，然后再用激光推进，来实现选择性发射极重掺杂。该工艺达到了一次扩硼的效果，但是需要附加硼浆印刷以及后续的清洗，步骤上较为繁琐，经济性上有所打折。

以晶科2020年专利、为例，为了解决一次扩硼中激光硼源浓度不够的问题，其在扩散炉进行二次沉积（我们要强调，晶科该方法是在扩散炉中进行气体和温度的调控，只用进一次炉）。具体而言，在硅片进入扩散炉以后，在第一温度（850-880℃）进行第一次硼扩散沉积；在第一次硼扩散沉积之后，使扩散炉内的温度从第一温度升温至第二温度（＜950℃），进行推结；在推结之后，使扩散炉内的温度从第二温度降温至第三温度（850-880℃），在第三温度下进行第二次硼扩散沉积。该工艺第一步沉积可用于制备轻掺杂区域，第二步沉积可为后续激光掺杂提供足够的硼扩散源，从而得到适合的重掺杂区。该工艺在扩散环节进行了工艺的优化，在一次进炉的期间进行了两次沉积。其工艺相对于一次沉积会略显复杂，但是相对于二次硼扩的两次进炉来说，减少了一次最费时和耗能的“冷-热、热-冷”转变，经济性显著增强，推进了商业化应用。

6 以发展的眼光看待行业，一次硼扩激光直掺即将大规模铺开

需要强调的是，我们上述对于专利的分析仅能反映企业过去的技术创新和探索，专利对于最新的技术的体现具有滞后性。我们也有足够的理由认为，产业的最新技术会不断迭代进步，在专利的技术上更进一步。

从一次硼扩激光直掺的技术发展路径来看，重点突破的领域主要在两点：①通过各种各样的尝试来提高硼源的浓度，来帮助激光更好的实现选择性发射极的重掺杂。②对于掺杂激光的精细化调节，即在激光对于硅片带来的损伤以及激光实现选择性发射极重掺杂提效之间的平衡。

针对①：我们可以看到众多的电池企业尝试各种方案，我们认为区域涂抹硼浆的方法由于工艺繁琐，不利于推广。而在扩散炉中，通过变温、变气氛的工艺优化来实现硼的浓度梯度，或是激光掺杂的最好铺垫，其有希望大规模在行业应用。

针对②：我们可以看到众多激光企业在不断的努力和尝试，通过其对于激光器和材料的理解，不断优化激光工艺参数，从而实现最优的提效效果。

最后，结合我们上文对于技术专利的分析，以及海目星获得激光直掺设备大额中标通知书的客观事实，我们认为一次硼扩激光直掺在TOPCon行业即将大规模铺开。

原标题：为什么说一次硼扩激光直掺在TOPCon行业即将大规模铺开？