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基于激光刻蚀的太阳能电池选择性掺杂技术发布: 2011-9-2 | 作者: —— | 来源:luhaifei| 查看: 354次| 用户关注：激光技术使得选择性发射极结构应用于太阳能电池的大规模生产成为可能晶体硅组件的市场价格约为1.50~2欧元/Wp（最大输出功率），薄膜组件的市场价格约为1.50欧元/Wp，光伏市场的产品价格在一年内下降了30%～50%。
由于许多的国家政府宣布“强制光伏上网电价”将会有很大幅度的下降，且该趋势将继续延续下去。
对于薄膜太阳能电池制造商来说，他们必须在几年内便能投入到产品的大批量生产中。
因此，他们希望能够找到一些削减基础成本的空间，比如，卷到卷生产的灵活性太阳能电池是最有希望实现基础成本削减的。
对于满足这种需要的技术，ROFIN公司提供了一种新的高速处理以及高度定制化的卷到卷太阳能电池生产系统。
晶体硅电池转换效率的提升已成为新的焦点通过控制制造实现晶体硅电池成本下降的空间已经非常有限，现有的一些技术都注重于节约使用材料（比如使用较薄的硅原料层或在表面上使用较少的银质涂层，减少生产中的浪费以及进一步扩大工厂的可用性），但所有这些削减成本的措施只能提供有限的成本削减空间。
因此，制造商将他们的注意力集中到了每Wp产品价格的第二个组成部分：转换效率。
可用的技术范围十分广阔，多种高性能的电池所表现出来的效能都大于20％，然而在大规模太阳能电池生产的过程中通过转换效率的盈利将超过必要的额外投资。
光伏设备制造商以及整线制造商均对他们产品的生产处理流程表示乐观，并引进了额外的生产处理步骤以提高产品效能，新增加的处理步骤系统能够直接安装到现有的生产线上。
在材料加工过程中使用激光工艺是一种理想的提高产品转换效率的技术手段，相比刻蚀及扩散技术而言，激光加工技术能够提供精确地控制。
这样既能够产生成本效益，且不会损伤原料。
作为一种清洁且灵活的技术，将其结合到现有的生产线中也是比较简单的。
选择性发射极结构的再开发及利用一种最具前途的技术在光伏行业存在已久，在上世纪70年代便已经开始研究讨论的选择性发射极结构。
标题：深度探析topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术指标在当前可持续发展和清洁能源的潮流下，太阳能电池作为一种环保、高效的能源来源备受关注。
而topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术指标作为其关键技术之一，更是备受瞩目。
本文将对topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术指标进行深入探究，为读者提供一份有价值的文章。
1. 引言太阳能电池作为可再生能源的代表之一，受到了广泛关注。
而topcon 技术作为太阳能电池的一种新型工艺，在提高电池转换效率和性能上具有很大的优势。
其中，激光硼掺杂技术作为topcon技术的关键环节，对太阳能电池的性能和稳定性有着重要的影响。
2. topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术指标的深度评估2.1 主要技术指标介绍让我们来了解一下topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术的主要技术指标。
该技术主要包括硼掺杂浓度、掺杂均匀性、p型硅层厚度等指标。
这些指标直接影响着太阳能电池的光吸收、电子传输和载流子分离效率，因此非常重要。
2.2 技术指标的影响因素我们需要了解影响这些技术指标的因素。
比如激光掺杂工艺、硼掺杂液体的质量和浓度、掺杂温度和时间等因素都会对技术指标产生影响，需要进行全面评估和控制。
2.3 示范案例共享为了更好地理解这些技术指标，我们可以共享一些topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术成功应用的示范案例，从中找到实际应用中的优势和特点。
3. 文章内容的回顾和总结topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术指标的深度评估至关重要。
只有全面了解技术指标的含义、影响因素和应用示例，才能更好地掌握这一关键技术。
笔者希望通过本文的介绍，读者能对topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术指标有更加全面、深刻的理解。
4. 个人观点和理解作为写手，我个人对topcon太阳能电池激光硼掺杂装备技术指标充满期待。
这一技术对提高太阳能电池的性能和转换效率有着重要意义，可以为清洁能源的发展做出更大的贡献。
快速扩散与常规扩散的结合在硅片表面电极栅线状印刷高浓度磷浆，放入快速扩散炉中进行扩散，如前所述这样得到的硅片，在不印刷磷浆的地方，浓度是过低的。
为弥补其磷浓度的不足，再将硅片放入有POCl3气氛的常规扩散炉中进行扩散，通一小段时间（2～3分钟）的携源气体，再关掉气源进行扩散，可以在不印刷磷浆的地方形成低掺杂浅扩散区，这样二次扩散后便可以获得选择性发射极。
此方法虽然是双步扩散法，有对硅片的二次高温处理。
但由于快速扩散中的扩散时间短，热耗也少。
而在第二次常规扩散中，要得到低掺杂浅扩散区，因此扩散时间相对于现行的工业化生产太阳电池的扩散时间也要短。
这样总的热耗还是较小的，仍可以进一步降低工艺的成本。
而且由于快速扩散可以将杂质和扩散结向硅片内更深的地方推进，因此利用快速扩散的方法很容易获得高掺杂深扩散区。
引言太阳电池的发展方向是低成本、高效率，而选择性发射极结构是p-n结晶体硅太阳电池生产工艺中有希望实现高效率的方法之一。
选择性发射极结构有两个特征：1）在电极栅线下及其附近形成高掺杂深扩散区；2）在其他区域形成低掺杂浅扩散区。
结合其特征，实现选择性发射极结构的关键便是如何形成上面所说的两个区域。
其实现方法有很多，但总的来说，可以分为双步扩散法和单步扩散法。
双步扩散法是进行两次热扩散而形成该结构。
而单步扩散法是在一次热扩散中形成该结构。
这两种扩散法都有很多种操作形式。
但由于双步扩散法存在不足，单步扩散法已逐渐成为制作选择性发射极的主要方法，其具体操作一般都是首先在硅片表面的不同区域得到不同量的扩散杂质源，由于扩散杂质源的不同将会得到不同的扩散结果，进行热扩散后就形成高低浓度的掺杂，得到选择性发射极结构。
所以，本文主要就单步扩散法中实现选择性发射极的工艺方法进行讨论，并提出几种可行的改进方法，期望能为低成本实现选择性发射极结构提供新的思路。
1选择性发射极结构的特征及优点1.1选择性发射极结构的特征选择性发射极结构有两个特征：1）在电极栅线下及其附近形成高掺杂深扩散区；2）在其他区域(活性区)形成低掺杂浅扩散区，这样便获得了一个横向高低结。
激光在太阳能光伏电池上的应用新型电池片时代来临，TOPCon、HJT、XBC等效率潜力更大的新型电池新技术纷纷涌现。
激光是光伏电池实现降本增效的有效技术，在刻蚀、开槽、掺杂、修复以及金属化等领域均体现出相较于传统技术的明显优势，激光技术在各类电池技术中都有广阔的发展空间。
一、激光技术的应用在光伏元件制造过程中，需要使用激光对硅片进行打薄、切割、塑形等工序。
激光可以将自身所蕴含的大量能量集中到横截面积很小的范围内释放，极大程度上提高了能量的利用效率，使其可以对较为坚硬的物质进行加工。
同时，激光的高能特性使之具有超高的温度，这可以在工作人员的精密控制下对硅片及附着物质进行灼烧，形成电池边缘掺杂或是对光伏元件表面进行镀膜，提高光伏电池的发电能力与太阳能利用能力，使用激光源作为主要光源，降低发电成本，从根本上提升光伏发电的效率。
激光技术在PERC电池端的应用主要包括激光掺杂（SE）、激光消融、激光划片等，激光消融和激光掺杂已经成为标配性技术。
此外，激光在光伏电池端还有部分小众型应用，如激光MWT打孔、LID/R修复等，具体来看：一是激光掺杂设备：SE为选择性发射极，在前道扩散工序产生的磷硅玻璃层的基础上，利用激光的可选择性加热特性，在电极栅线与硅片接触部位进行高浓度磷掺杂，形成n++重掺杂区。
激光掺杂可提高电极接触区域的掺杂浓度，降低接触电阻。
二是激光消融设备：利用激光对钝化膜精密刻蚀，实现微纳级高精度的局部接触。
该工艺为PERC技术增强钝化的核心工艺之一，同时要求激光加工具有精确的能量分布、作用时间控制以及脉冲稳定性。
PERC技术可使单晶电池光电的转换效率从20.3%提升至21.5%。
三是其他设备：①MWT打孔设备：应用金属穿孔卷绕技术进行激光打孔，将电池正面电极搜集的电流通过孔洞中的银浆引导背面，而消除正面电极的主栅线，从而减少正面栅线的遮光。
由于MWT电池较为小众，该设备仅在日托光伏等企业有少量应用。
科技成果——激光掺杂选择性发射极高效晶体硅太阳能电池技术技术开发单位中科院电工研究所项目简介激光掺杂选择性发射极高效晶体硅太阳能电池是选择性发射极（SE）晶体硅太阳能电池的一种，是澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）开发的PERL高效电池的简化形式。
所谓SE太阳能电池即在金属栅线（电极）与硅片接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂。
这样的结构可降低扩散层复合，由此提高太阳能电池的短波响应，并减少前金属电极与硅的接触电阻，使短路电流、开路电压和填充因子都得到较好改善，从而提高转换效率。
PERL电池激光掺杂是实现SE结构的有效方法。
激光具有方向性好、能量集中、非接触性等优点，适合对薄硅片进行加工以节省硅材料。
通过控制激光参数，可以在室温环境下进行选择性扩散和掺杂，替代传统的在扩散炉中进行的高温杂质扩散，减少能量消耗。
工业化激光掺杂技术能够提供大于2000片/小时的生产效率，完全满足太阳电池的产业化应用。
所制备的太阳能电池的效率可以超过20%。
本项目可以提供两种具体技术路线：（1）磷硅玻璃激光掺杂结合丝网印刷技术（LDSE+Print）。
（2）喷涂磷源激光掺杂结合光诱导化学镀技术（LDSE+LIP）。
前者多晶硅效率稳定在17%，单晶硅效率稳定在18.8%；后者多晶效率达到17.2%，单晶硅效率达到19%。
应用范围晶体硅太阳能电池生产线技术升级、整线引进、工艺调试、技术开发等。
项目所处阶段承担中科院太阳能行动计划重点项目、北京市科委重点项目，开发激光掺杂选择性发射区太阳能电池产业化技术，已获得多晶硅效率大于17%，单晶硅效率达到19%。
市场前景晶体硅电池效率每增加1%，成本将下降6%；另外，随着规模扩大，生产成本还会继续下降。
晶体硅太阳能电池2011年全球产量近34GW，占国际光伏市场的约90%。
晶硅电池的这种主导地位在以后相当长的时间内仍然不会改变。
但目前，晶硅电池的产能已经严重过剩，只有性能优异的高效晶体硅太阳能电池，在以后的光伏市场中才会具有竞争优势。
选择性发射极晶体硅太阳能电池1、概论·所谓选择性发射极（SE-selective emitter）晶体硅太阳能电池，即在金属栅线（电极）与硅片接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂。
这样的结构可降低扩散层复合，由此可提高光线的短波响应，同时减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高转换效率。
·选择性发射极太阳能电池的概念由来已久。
早在1984年Schroder就全面综述了硅太阳能电池的接触电阻理论，分析了不同金属功函数和硅表面掺杂浓度对接触电阻的影响。
·近几年，这种选择性发射极结构得到极大关注，并运用在高效晶体硅太阳能电池的研究中，例如新南威尔士大学研发的效率高达24.7%的PERL电池中，就采用了选择性发射极结构。
·SE电池一直没有大规模产业化的原因，主要是工艺比较复杂，生产成本高。
·近来随着激光、精准印刷等技术的日益成熟，一些具有产业化前景的SE新工艺开始兴起，例如无锡尚德研发的Pluto电池，平均效率已达18.5% 。
·国外先进的太阳能电池设备商，如Centrotherm、Schmidt、Roth&Rau等也开发出制造SE电池的turnkey生产线，所承诺的单晶硅电池效率在18%以上。
·在此，介绍SE的结构和优点，并结合这些turnkey生产线工艺，重点分析几种SE一次扩散法的优缺点并对未来进行展望。
2、选择性发射极太阳能电池的结构和优点传统结构电池SE结构电池传统结构电池盒选择性发射极电池的结构·在太阳能电池的众多参数中，发射极（dopant profile）是最能影响转换效率的参数之一。
·适当提高方块电阻可提高开路电压和短路电流，但是在丝网印刷方式下，Ag电极与低表面掺杂浓度发射极的接触电阻较大，最终会由于填充因子的下降从而引起转换效率降低。
光伏电池激光掺杂原理光伏电池激光掺杂是一种针对太阳能光伏电池材料的表面处理方法，通过将激光束聚焦在材料表面，利用激光的高能量，将掺杂剂注入材料中以改变材料的电学性质。
光伏电池的工作原理是通过光的能量将光子转化为电子，然后利用电子的运动产生电流。
光伏电池材料通常是以硅为基础的半导体材料，但是硅本身的电导性能较差，限制了光伏电池的效率。
为了提高光伏电池的效率，需要将掺杂剂注入材料中，以调节材料的电导性能。
激光掺杂的过程是将激光束聚焦在材料表面，激光束的高能量使得材料表面的原子与掺杂剂原子发生反应。
这种反应会改变材料的电子结构，引入额外的电荷载体，从而提高材料的导电性能。
在激光掺杂过程中，掺杂剂可以是氧、磷、硼等元素。
掺杂剂的种类及其注入的浓度将决定材料的电学性质。
通过调整掺杂剂的种类和浓度，可以使光伏电池材料具有理想的电子能带结构，从而提高电池的转换效率。
总而言之，光伏电池激光掺杂是通过激光束的高能量作用于材料表面，将掺杂剂注入材料中以改变材料的电学性质，从而提高光伏电池的效率。
光伏电池激光掺杂的具体过程可以分为以下几个步骤：1. 激光聚焦：使用适当的光透镜将激光束聚焦在光伏电池材料的表面。
聚焦的目的是使光的能量集中在一个小的区域内，从而提高掺杂效果。
2. 激光加热：激光束具有高能量，当它照射到材料表面时，会引起局部的加热。
加热过程中，材料表面的温度会迅速升高。
3. 快速退火：随着材料表面的加热，掺杂剂开始进入材料内部。
激光加热会产生高温区，使得掺杂剂可以在短时间内扩散到较大深度。
4. 掺杂剂扩散：掺杂剂在高温条件下会在材料内部迅速扩散，重新分布到材料晶格中。
这种重新分布会引入额外的杂质原子或改变杂质的浓度，从而改变材料的电学性质。
5. 加工优化：掺杂剂的扩散过程通常还需要经过一定的加工和优化。
例如，可以使用不同掺杂剂的序列掺杂、使用不同激光功率和扫描速度等控制扩散的深度和浓度。
通过激光掺杂，可以在材料表面形成高浓度的掺杂区域，使得电子可在此区域内更容易移动，提高光伏电池的导电性能和效率。
TOPCon太阳能电池选择性发射极工艺研究
杨露;宋志成;倪玉凤;张婷;魏凯峰;阮妙;石惠君;郑磊杰
【期刊名称】《人工晶体学报》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】为提升隧穿氧化钝化接触(TOPCon)太阳能电池的光电转换效率,采用硼扩散和激光掺杂的方式形成选择性发射极结构,研究了硼扩散方阻、激光功率输出比、氧化时间等对电池发射极钝化性能的影响。
实验结果表明,当扩散方阻为
140Ω/□,氧化温度为1 020℃,氧化时间为30 min时,发射极轻掺杂区域(p+)的方块电阻为320Ω/□,隐开路电压值达到729 mV,暗饱和电流密度为12 fA/cm^(2)。
发射极重掺杂区域(p++)的方块电阻为113Ω/□,隐开路电压值为710 mV,暗饱和电流密度为26 fA/cm^(2)。
基于该工艺方案制备的TOPCon电池最高光电转换效率达到24.75%,电池开路电压高达720 mV,短路电流提升30 mA,相比现有TOPCon电池光电转换效率提升了0.26个百分点。
【总页数】7页(P138-144)
【作者】杨露;宋志成;倪玉凤;张婷;魏凯峰;阮妙;石惠君;郑磊杰
【作者单位】青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM914.4
【相关文献】
1.激光工艺对选择性发射极多晶硅电池影响的研究
2.激光掺杂选择性发射极单晶硅太阳电池的工艺研究
3.激光掺杂制作选择性发射极晶体硅PERC电池的工艺研究
4.LPCVD法制备TOPCon太阳能电池工艺研究
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激光掺杂制备晶体硅太阳电池研究进展李涛;周春兰;赵雷;李海玲;刁宏伟;刘振刚;王文静【摘要】Laser doping is an ideal technology option in preparation of highly efficient crystalline solar cells for its advantages, such as strong controllable, simple process, and little laser-induced damage to materials. This paper summarizes the research of laser-doping at home and abroad, introduces the main laser technology in doping preparation of crystalline silicon solar cells, and analyzes the influence of laser density of energy, laser pulse number, laser wavelength and surface textured or not to laser doping effects, as well as the advantages and characteristics of crystalline silicon solar cells fabricated by laser-doping.%激光掺杂具有可控性强，工艺简单，对材料造成的激光诱导损伤小等优点，是制备高效晶体硅太阳电池理想的技术选择。
本文总结了国内外激光掺杂的研究工作，介绍了掺杂制备晶体硅太阳电池主要激光技术，分析了激光能量密度、激光脉冲个数、激光波长，和材料表面织构与否对激光掺杂效果的影响，以及激光掺杂制备的晶体硅太阳电池的优势特点。
太阳能晶硅电池选择性发射极激光掺杂关键技术研究的可行性报告一、立项的背景和意义1、提高转换效率、降低制造成本一直是国内外晶体硅太阳能电池研究与开发的首要目标。
世界常规能源供应短缺危机日益严重，仅以石油为例，至2009年底全球已证实的储量可供开采时间仅为45.7年。
同时，化石能源的大量开发利用已成为造成自然环境污染和人类生存环境恶化的主要原因之一。
在日本核事故之后，美、德、英、俄等国纷纷关闭本国老旧核电站，调整核电发展政策。
寻找新兴能源、发展社会经济已成为世界热点问题。
在各种新能源中，太阳能光伏发电具有无污染、可持续、总量大、分布广、利用形式多样等优点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。
在我国能源中长期发展战略和规划中明确提出，到 2020 年可再生能源在能源构成的比例中要达到 10％左右。
专家预测，在以后的50 年里，可再生能源在整个能源构成中会占到 50％，其中太阳能将会占到 14%以上。
晶硅电池具有转换效率高、性能稳定、生产工艺成熟，成本合理等特点，是所有太阳能电池种类中的最重要成员，一直占据了光伏市场85%以上的份额，预计在今后较长时间内依然占主导地位。
目前，在大规模的产业应用中，常规(标准丝网印刷)单晶硅电池的效率为17～18.4％，多晶硅电池的效率为15.5～17％，这一电池转换效率与理论转换效率相差很远。
此外，由于受欧债危机和美国双反政策的影响，以及产能过剩引发行业的无序竞争，导致太阳能电池片和电池组件的急剧下降，企业利润空间严重压缩。
提高转换效率、降低制造成本一直是国内外晶体硅太阳能电池研究与开发的紧迫任务。
2、激光技术在晶硅太阳能电池技术中的应用前景广阔在寻找新技术的探索中，激光技术很早就进入科研人员的视线，自上世纪六十年代激光器诞生之后，由于其自身具有单色性好、相干性好，方向性好和亮度高等特点，激光的应用层出不穷，成为新科技革命象征性的工具，极大地推动了科学研究和工业制造技术的发展。
在材料加工领域，激光具有独特的精确快速加工能力，在半导体、冶金、机械、化工、制药等行业已经大规模应用，越来越受到重视。
特别是激光在半导体制造领域的应用已经相当广泛，技术也比较成熟，包括激光辅助沉积、激光退火、激光光刻、激光辅助掺杂等技术都对太阳电池领域的应用有着很好的借鉴作用。
目前，太阳电池的生产基本工艺依次如下：初始硅片的清洗与制绒；高温扩散形成PN结；等离子刻蚀作边缘隔离并清洗去磷辟玻璃；等离子化学气相沉积(PECVD)制备SiNx减反膜；丝网印刷电极和背场并烘干；最后是烧结。
在上述太阳能晶硅电池的制作工艺中，除了清洗和作减反膜，激光几乎都可以发挥作用，甚至可对同一电池进行多次工艺。
在晶体硅的高效电池工艺巾，由于电池结构较复杂，往往多次用到激光来实现不同的加工工艺，如ISFH的RISE-EWT电池，集激光贯孔、激光刻蚀和激光烧蚀于一体，将激光的作用发挥得淋漓尽致。
总之，激光工艺在晶体硅太阳电池的制造过程中将会被广泛应用，是因为具有如下优点：可以对工艺表面进行选择性的区域处理，工艺过程不需要掩膜的制备和使用；工艺过程中，激光与材料作用后所产生的热扩散效应非常小，未受激光处理的区域没有高温附加的晶格缺陷和杂质缺陷产生；激光处理的区域线宽最小可以达到20um，这对于人阳电池的精细微处理非常重要；工艺过程环保，不需要对环境有害的气体，也没有有害气体放出；便于被整合到现有的太阳电池生产线中，工业上容易实现产业化，设备节省空间等。
3、选择性发射极激光掺杂技术代表了未来高效晶硅太阳能电池技术产业化发展的一个重要方向。
太阳能晶硅电池选择性发射极激光掺杂技术就是在金属栅线（电极）与硅片接触部位利用激光将电池片表面磷源进行重掺杂，结合前道工序在电极之间位置轻掺杂发射结和后道工序的精密丝印工艺形成栅极。
选择性发射极结构可降低扩散层复合，提高光线的短波响应，减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高转换效率。
选择性发射极激光掺杂技术不需要杂质扩散的掩膜，栅极之间的区域不产生高温晶格缺陷和杂质缺陷，工艺安全而环保，方便现有生产线的升级。
目前，澳大利亚的新南威尔士大学、德国的斯图加特大学、夫琅和费太阳能系统研究所等研究机构都在抓紧进行选择性发射极激光掺杂技术的关键技术攻关和产业化推广工作。
国内光伏企业中，尚德“冥王星”，晶龙“赛秀”，晶澳“枫叶”，保利协鑫“鑫单晶”，英利“熊猫”，天威新能源“神鸟”，中电光伏“SE”等电池计划中，大部分是考虑使用激光掺杂技术的。
选择性发射极激光掺杂技术代表了未来高效晶硅太阳能电池技术产业化发展的方向。
4、激光技术在晶硅太阳能电池技术中的应用将大大推进激光在半导体、微电子行业的应用，有利于温州激光产业集群在激光新型应用领域中占据主导地位。
太阳能光伏行业是近几年爆炸式发展的战略新兴产业，激光技术在太阳能光伏行业的应用还是处于起步阶段，在激光器光源、配套的单元器件技术、激光加工工艺等方面需要进一步的研究。
激光加工技术的独特优势将使其成为高效晶硅太阳能电池技术的主要技术手段，市场前景非常巨大。
在起步阶段支持这一技术的发展，有利于温州激光产业集群在激光新型应用领域中占据主导地位，并大大推进激光在半导体、微电子行业的应用。
二、国内外研究现状和发展趋势制约晶体硅太阳电池光电转换效率进一步提高的主要技术障碍有：（1）均匀反射发射区的掺杂浓度过高时，发射区的复合比较严重，掺杂浓度过低时，正面金属电极的接触电阻比较大；（2）金属栅线的宽度较宽，栅线的高/宽比不理想。
这样电极的遮光面积较大，而且金属电极上的串联电阻也较大；(3)电池表面光反射损失等。
针对这些障碍，近些年来，研究开发了许多新技术、新工艺，主要有：①选择性发射极技术；②表面钝化技术；③双层减反射膜及绒面技术；④背点接触电极技术；⑤新型N型电池等，以及这些技术的组合应用。
选择性发射极技术是晶体硅太阳能光伏电池生产商提高电池效率、降低每瓦成本的重要手段。
选择性发射极技术就是在金属栅线（电极）与硅片接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂。
这一的结构可降低扩散层复合，由此可提高光线的短波响应，同时减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高转换效率。
选择性发射极技术的方法有：（1）激光刻槽埋栅法；（2）重掺杂回刻法；（3）丝网印刷掺杂法；（4）激光转印掺杂法；（5）激光直接掺杂法等等。
相对其他掺杂方法，激光直接掺杂法，工艺流程简单、可控，可实现区域性掺杂，重掺杂，激活率高，对光电转换效率提升的效果十分明显，是未来选择性发射极制造方法的最重要选择。
目前，根据掺杂源的供给方式，激光掺杂形成选择性发射极的主要技术有：气态源的激光掺杂；液态源的激光掺杂；固态源的激光掺杂；其中固态源的供给方式，直接利用发射极扩散后表面磷硅玻璃PSG，蒸发镀掺杂磷源，溅射镀掺杂磷源，旋涂掺杂磷源以及丝网印刷掺杂磷源等方式。
目前晶体硅太阳电池转换效率的世界纪录保持者是新南威尔士大学马丁格林实验组1999年研制的发射极钝化及背面局部扩散(Passivated Emitter,Rear Locally diffused，PERL)小尺寸规格的晶体硅太阳电池，该电池的转换效率达到24.7％，2009年经过光谱修正后，该电池的效率被重新确定为25％，此后新南威尔士大学并提出了激光刻槽埋栅技术并在西班牙BP SOLAR公司实现了产业化[4,17]，并进行提出了单面激光掺杂和双面激光掺杂的技术方法，双面激光掺杂太阳能电池将在背面采用高掺杂点接触电极和高效钝化层设计，通过提高开路电压，P型Cz单晶硅和P型多晶硅双面激光掺杂的效率将有望达到21%和19%，2010年，新南威尔士大学报导的单面激光掺杂选择性发射极的电池效率达到18.7%。
2008年，德国夫琅禾费太阳能系统研究所的D. Kray等研究组报导了采用湿法化学激光掺杂法，制备的选择性发射极电池效率超过20%。
2008年德国斯图加特大学T. Röder研究组报道了直接在磷硅玻璃上进行激光掺杂，获得了0.4%绝对转换效率的提高，2009 年，报道了激光掺杂全面积发射极晶体硅太阳电池的世界记录，效率达到18.9%。
2011年，德国Hamelin太阳能研究所（ISFH）的Sebastian Gatz研究组，报导了通过优化的表面钝化电解质膜，丝网印大面积的单晶硅电池的转换效率达到19.4%。
西班牙BP Solar公司的M.C.Morilla研究组研究了方阻与激光功率的关系以及掺杂后的表面形貌，法国B. Paviet-Salomon 研究组分析和实验研究了激光功率、方阻以及饱和电流密度之间的关系。
此外，美国的相干公司、德国的ROFIN、TRUMP公司都与光伏企业进行了一些初步的激光掺杂实验。
北京电工所的王文静研究组理论计算和实验研究了晶硅太阳能电池用532nm倍频Nd：YAG激光掺杂的方阻，分析了激光能量与方阻的关系，中山大学的沈辉、梁宗存研究组等进行了激光掺杂工艺以及激光烧结背电极的研究。
中科院宁波材料技术与工程研究所万青研究组提出了一种交叉自对准工艺，采用激光掺杂技术和普通丝网印刷设备研制了高效率的晶体硅太阳能电池，最佳电池光电转化效率由激光掺杂前的~14.4％提高到激光掺杂后的~17.7%。
此外，上海交通大学、西安交通大学、云南师范大学，天津大学等众多研究机构都进行了太阳电池选择性发射极及相关工艺的研究。
华工激光、大族激光等激光企业也协助一些太阳能光伏企业进行了一些初步的实验研究。
三、研究开发内容和技术关键1、主要技术内容本项目立足于现有的丝网印刷晶硅太阳能电池生产与研发技术，通过与武汉华中科技大学激光加工国家工程研究中心合作，进行选择性发射极激光掺杂关键技术攻关, 重点攻克激光掺杂设备的光束整形技术、高效脉冲调制技术、工装夹具与自动化控制、多工位高速生产技术，激光掺杂对硅片的损害机理与控制、选择性掺杂浓度设计、栅线分布优化设计、激光掺杂优化工艺、精密丝印工艺等多个关键技术，开发出具有自主知识产权的选择性发射极激光掺杂技术与工艺，提高晶硅太阳能电池的生产效率，解决制约我国高效晶硅太阳能电池生产关键技术与工艺的国产化问题，对于推荐温州激光技术在太阳能光伏领域的应用具有重要的意义。
图1为选择性发射极激光掺杂技术工艺流程。
图1 选择性发射极激光掺杂技术工艺流程研究内容分为理论工艺研究、关键技术开发和综合试生产三个层次，前期的部分工艺实验可以利用激光加工国家工程研究中心现有的激光器平台上进行。
（1）理论工艺研究A 、激光掺杂对硅片的损伤机理：从理论和实验两个方面研究不同波长、激光功率、脉冲波形、脉冲频率、聚焦方式、扫描速度等不同参数对激光扫描硅片区域及邻近区域的损伤影响，并通过SEM 扫描电镜、半导体方阻测量等方式分析清洗制绒 POCl 3扩散 激光掺杂（PSG ） 镀SiNx 膜去PSG ，刻边SP 前后电极 烧结损伤，为获得优化的激光掺杂工艺积累理论和工艺数据；B、选择性掺杂浓度设计与分析：根据现有的扩散掺杂设备和工艺和选择性激光掺杂技术获得高效太阳能电池的要求，对金属电极与发射区接触处以及电极之间的发射区，设计出合适的重掺杂浓度和浅掺杂浓度，并通过后续的方阻测量和电池性能进行反馈设计，为扩散掺杂和激光掺杂浓度设计提供理论指导；C、激光工艺参数对掺杂浓度、均匀性的理论模型，重点研究激光功率密度、脉冲作用时间对激光熔池温度场分布、流场分布、掺杂浓度、均匀性、表面粗糙度等影响，建立浓度分布与工艺参数影响的模型：（2）、激光掺杂系统与激光掺杂工艺关键技术开发A、激光掺杂系统的光束整形技术、高效脉冲调制技术等关键技术：基于半导体泵浦532nm绿激光的技术基础上，有效控制激光掺杂区域的深度、宽度以及掺杂浓度分布，通过外光路光学进行激光光束整形技术研究，获得10~80um宽度可调的近似举行的聚焦光斑，通过选择合适调Q方式和设计相应的驱动，获得有效进行激光掺杂的脉冲调制技术；B、激光掺杂工艺优化：在理论分析的基础上，通过合理的激光掺杂实验设计，研究磷硅涂层以及激光工艺参数对掺杂区域的深度、宽度以及掺杂浓度与浓度分布等影响，开发出获得高效太阳能电池特点的合适的激光掺杂工艺技术与参数；C、高效晶硅太阳能电池的栅线分布优化设计：以减小光伏电池的串联电阻为目标，通过优化栅线的数目、宽度和高宽比等内容达到正电极的优化设计效果，能更有效协调降低光伏电池串联电阻与减小遮光面积的矛盾，预期在原有线栅的基础上增加15%的线栅，降低30%的现宽；（3）综合试生产技术研究A、多工位、高效率激光掺杂设备的集成与调试：结合激光掺杂工艺要求和国外先进的单元技术和器件技术，开发出多工位、高效率激光掺杂设备，满足30WM电池生产线的要求；B、先前清洗制绒、扩散工艺的优化与匹配:特别是发射区浅掺杂浓度设计，要求在高方块电阻(70-100ohm/sq)前提下，使方块电阻标准差在5%以内,通过调节影响扩散方阻因素的温度、时间、小氮流量、氧气流量的参数，获得最佳的发射区浅掺杂工艺参数；C、精密丝网印刷设备的改进与工艺匹配：在丝网印刷设备上通过添加了高分辨率的CCD，能够对激光掺杂区域或预先设定的标志进行辨识，同时提高了该设备的对位精度，使对位精度达到15um，从而使栅线可以准确印制在激光掺杂区域。
