1、TOPCon激光主要应用于硼扩SE环节

TOPCon路线下，激光主要应用于硼扩散+SE环节。相较于传统TOPCon的单纯的硼扩散工艺，激光技术的应用可与其结合形成SE结果，从而助推转换效率提升0.3%以上。

海目星中标晶科大单彰显激光技术在TOPCon的应用趋于成熟。2022年4月16日，海目星公告中标晶科能源10.67亿订单，表明在当前TOPCon扩产超预期背景下，激光技术亦通过下游客户验证。

2、原理分析：何谓硼扩及磷扩？

扩散的目的是形成P-N结。本征硅中载流子数目极少，其导电性能很差。因此，实际应用的半导体是在纯硅中加入微量的杂质元素后的材料，即掺硼的P型硅片以及掺磷的N型硅片。扩散的目的是在硅片基地上扩散一层P型半导体或N型半导体从而在交界面形成PN结。

当阳光照在PN结上时，PN结吸收光能激发出电子和空穴，在内建电场的受约力下推动带有负电的电子向N区流动，带有正电的空穴向P区移动，从而使得P区电势升高，而N区电势降低，P区和N区之间则会产生一个可测的电压，即光生伏特效应。如果此时在P区和N区分别焊接上导线，接通负载后外电路便有电流通过，从而形成一个电子元件。

3、TOPCon扩硼工艺的难点

扩硼要难于扩磷。尽管硼扩与磷扩工艺相似度极高，且设备均以扩散炉为主，但由于硼在硅中的固溶度较低，导致硼扩相较常规的磷扩较难，实际硼扩散的温度需要达到900-1100℃。

目前硼扩常见的硼源主要为三溴化硼（BBr3）以及三氯化硼（BCl3）。其中，三溴化硼扩散的副产物对石英器件损伤严重，部分厂商开始使用三氯化硼作为硼源，虽然三氯化硼的副产物对石英器件基本无损伤，但受制于B-CL键能较大，扩散均匀性又略差于三溴化硼。

4、原理分析：何谓选择发射极（SE）

选择发射极指在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂，减少前金属电极与硅片的接触电阻；而在电极以外的区域进行低浓度掺杂，可以降低扩散层的复合。通过对发射极的优化，增加太阳能电池的输出电流和电压，从而增加光电转化效率。

激光掺杂是制作PERC的SE工艺主流方式。其实现方式是以磷扩后形成的磷硅玻璃（PSG）为掺杂源，在金属栅线区域进行激光扫描掺杂，形成N++的重掺杂区域，从而实现选择发射极。这种工艺方式实现简单，仅需在传统PERC工艺上增加一道工艺即可实现，能够与传统产线兼容，已成为PERC产线标配。

5、TOPCon的SE工艺难点

TOPCon的SE工艺难点主要是硼掺杂工艺难度更为复杂。根据前文所述，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。因此当使用激光掺杂时（即与PERC的SE方式类似），需要采用功率更高的激光器。

但激光掺杂的“火候”较难掌握。如果激光功率过高，则容易在激光照射区域带来绒面损伤，从而影响后续的钝化工艺；而如果功率过低，则推进时的能量可能不足，激光难以将BSG（硼硅玻璃，与P型电池的磷硅玻璃对应，此处为激光的掺杂源）的硼掺杂进入P+层，会导致金属化重掺区域无法达到浓度要求。

6、TOPCon的SE工艺实现路径

现有技术中，制备TOPCon硼扩SE结构电池的方法很多，其核心思路均为如何在减少损伤的情况下实现高浓度的重掺硼区域。我们基于国家知识产权局相关专利的分析，将相关工艺方式总结为：

①离子注入法（无激光）；

②一次硼扩+激光掺杂；

③二次硼扩+激光掺杂；

④激光开膜+二次硼扩；

⑤激光开槽+硼浆印刷；

⑥湿法刻蚀+二次硼扩（无激光）

其中，离子注入定域掺杂法，需要昂贵的离子注入机，且硼离子注入技术困难，同时硼离子注入退火温度较高且易形成硼原子簇而成为复合中心，目前已基本不作为量产工艺的实现方式。基于此，本文重点讨论②—⑥的五种SE工艺方式。

6、TOPCon的SE工艺实现路径：一次硼扩+激光掺杂

根据天合光能的发明专利（专利号为CN110299422A），由于将BSG（硼硅玻璃）作为掺杂源时，激光掺杂难以将BSG的硼源掺杂进入P+层，导致重掺杂区域的P++浓度不达标，天合提出先通过扩散炉推进高硼表面浓度的P++层，但不进行氧化，以P++层作为激光掺杂源，再进行激光掺杂和氧化工艺，能够在解决硼掺浓度问题的同时，简化选择发射极的制备工艺流程。

一次硼扩+激光掺杂的工艺优势为工艺简单，设备数量需求较低，仅通过扩散炉+激光掺杂设备+清洗设备即可完成。

根据晶科能源的发明专利（专利号为CN111739794A），其对硼扩散工艺进行了进一步改进，本质上与天合类似，即均采用了硼扩散沉积（而不推进）形成掺杂源，再结合激光掺杂工艺实现SE。相比于一次硼扩，其第一次硼扩形成轻掺杂区域，第二次硼扩为后续激光掺杂提供足够硼扩散源，能够减少一次硼扩带来高温过程，有利于设备的稳定和减少对绒面的损伤。

二次硼扩+激光掺杂对应的工艺时间会有所增长，反应在设备数量预计有所增长。

根据协鑫集成的发明专利（专利号为CN110444631A），其通过一次硼扩散形成轻掺杂，然后对轻掺杂区域进行激光开膜，进而对开膜后的硅片进行二次硼扩散，从而形成