硼原子的激光掺杂工艺设备提高转化率
从技术原理上看，激光微损设备与 PERC+SE 中的激光 SE 设备基本相同，主要可应用于 TOPCon 硼扩散，实现局部重掺杂，有望提升转换效率 0.2%-0.4%，行业目标0.5%。
看了海目星、帝尓、英诺的技术比对，硼扩激光价值量比较高主要因为硼的整个效率要比磷慢，所以激光器用得多，这个行业的量不大导致公司的很多器件比较贵，所以掺硼的单体成本高，而且激光器用的又多，所以价值量会更高，核心还是看行业的规模效应。对转换效率提升而言：行业目标0.5%，结构理论上可以提0.4%的效果，但如果其他工艺控制不好，那就会降0.3甚至0.4，这样就做成一个负提效的东西。
小结：一次硼扩激光是后续TOPCON继续和PERC/HJT领先优势的核心所在。
TOPCon生产设备：
TOPCon（隧穿氧化层钝化接触）电池利用硼扩散形成发射极，电池背面制备一层 1- 2nm 的隧穿氧化层，然后再沉积一层掺杂多晶硅，二者共同形成了钝化接触结构，为硅片背面提供了良好的界面钝化，以有效降低表面复合和金属接触复合，进而提升电池转换效率。
TOPCon 电池与 PERC 产线兼容性高，新增投资成本较低（单 GW 新增 0.5-0.7 亿元）。从生产工艺步骤来看，TOPCon 与现有 PERC 产线的兼容性较好，最大程度地保留和利 用现有 P 型电池设备工艺流程，在现有的 PERC 产线基础上，只需要增加硼扩、薄膜沉积设备以及湿法刻蚀机台，无须背面开孔和对准。
传统磷扩散环节亟待改善：
TOPCon硼掺杂：
Topcon微损设备，就是直掺设备，目的是把表面的硼原子通过激光，推进到硅里面。后道再通过清洗印刷实现选择性掺杂的结构。
可实现 0.2%-0.3%的提效。通过激光硼掺杂可帮助 TOPCon 电池在正面对硼硅玻璃进行选择性掺杂，实现选择性发射极 SE 结构，降低电极区域的接触电阻，有望提升电池的转换效率绝对值 0.2%-0.5%以上水平。
较 PERC SE 掺杂更为复杂。硼在硅的固溶度低于磷，掺杂难度更高，在推进时需求更高的能量。即使用激光掺杂时（即与 PERC 的 SE 方式类似），需要采用 功率更高的激光器。因此 PERC 电池产线中的激光掺杂设备在 TOPCon 产线中不能兼容沿用，需要重新购置激光掺杂设备。
激光掺杂作为 TOPCon 提效的关键手段之一，伴随掺杂难度提升，激光设备价值量预计将提升，单 GW 价值量有望较传统 PRRC 的 1000 万基础上提升。
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+）。此结构可有效地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？
硼掺杂为TOPCon重要工艺，激光掺杂法维持最优解决方案。TOPCon相比PERC， 从磷掺杂替换为了硼掺杂。根据隆基乐叶专利，硼在硅材料中的扩散系数较小，且 硼比磷的激活难度更高，导致硼掺杂工艺难度更大。目前产业内主要有掩膜刻蚀二 次扩散法、丝网印刷法和激光掺杂法三种解决方案，均在SE磷掺杂基础上对应改进 以匹配硼掺杂工艺。其中，掩膜刻蚀二次扩散法新增步骤和设备较多，导致经济性 较差；丝网印刷法相较前者更为简便，但由于印刷掩膜层对准精度不够，也较少使 用；激光掺杂法依然是硼掺杂环节最优解决方案，但相较磷掺杂复杂度提升。
激光硼掺杂主要分为两种产业化路径。（1）一次激光掺杂、两次扩散+清洗：根据 天合光能CN110299422A发明专利，工艺步骤主要为首先对N型硅片进行清洗制绒， 随后进行硼扩散，推进形成高硼表面浓度的P++层，不进行氧化过程。之后采用激 光对栅线区域进行掺杂推进，并清洗。由于激光较高能量会损伤硅衬底，因此需要 放回扩散炉进行氧化形成选择性发射极，结束后清洗去除背面的BSG和P+层。该产 业化路径下，虽然激光掺杂仅使用一次，但需进行两次扩散+清洗，导致相应设备投 资额增加，抬升生产成本。
（2）一次扩散、一次激光掺杂：根据正泰太阳能CN112670353A发明专利，工艺步 骤主要为在N型硅片清洗制绒后以扩散方式制备硼掺杂P-N结，随后在正表面栅线对 应位置处印刷硼浆并烘干，采用激光对硼浆区域进行激光掺杂。最后进行清洗，去 除硼浆、BSG及PSG等。该产业化路径即市场普遍认知的一次激光掺杂法，相较前 一种路径减少一次扩散+清洗，生产工艺得到简化，设备投资额偏低。但该路径技术 难度大，对公司技术实力要求较高。目前一次激光掺杂、两次扩散+清洗效果良好、技术成熟，业界正逐步发力研发一次 扩散、一次激光掺杂，进展迅速。对应激光硼掺杂设备有望持续迭代升级，打开市 场空间。
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（112670353 A）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（111739794 A）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。
相关公司
海目星：与晶科合作在TOPCON SE环节率先突破，未来极大概率会切入其他客户以及技术环节，不排除近期有新方向/客户落地的可能，目前行业的龙一没啥说的，估计龙头钧达、中来、天合、通威等都在做TOPCon，都有在送样合作，虽然公司没有表态，但从工艺稳定性成熟度来说，海目星的技术毕竟有晶科大单作为验证；
英诺激光：前期部分激光器有供货激光光伏设备企业，未来不排除依靠超快激光器自制优势拓展光伏模组业务的可能，0-1突破意义明显；
帝尔激光：全面布局电池工艺路线，激光转印设备具备大幅节约银浆耗料，提升光电转换效率和产品良率等优势。PERC激光设备全球市占率90%以上，接近100%；钙钛矿一次掺杂设备在谈，预计Q4实现量产订单；HJT实现量产订单，三季度实现了转印设备的交付，效率提升在0.3%以上，节省30%左右的浆料；
杰普特：公司主营业务为研发、生产和销售激光器以及主要用于集成电路和半导体光电相关器件精密检测及微加工的智能装备；
大族激光：公司是一家提供激光、机器人及自动化技术在智能制造领域的系统解决方案的高端装备制造企业，业务包括研发、生产、销售激光标记、激光切割、激光焊接设备、PCB专用设备、机器人、自动化设备及为上述业务配套的系统解决方案。
