（报告出品方/作者：光大证券，殷中枢、黄帅斌、郝骞）
1、 晶硅电池的基本原理与核心工序全球光伏电池市场以晶硅电池占据主导地位。据 CPIA 数据，2021 年全球晶硅 电池市场占有率为 96.2%，同比提升了 0.2 个百分点。
晶硅电池的提效降本是光伏行业发展的关键，规模化、技术进步、成本降低三者 互相促进。从最初规模化量产的铝背场电池，到 PERC（发射极钝化和背面接触）， 再到 HJT（本征非晶层的异质结）电池和 TOPCon（隧穿氧化层钝化接触电池）， 以及未来的叠层电池，光伏电池效率不断逼近极限，并由此带来成本与规模的突 破。
尽管光伏电池技术路线不断迭代，效率不断提升，但基于晶硅电池的基本原理和 核心工序并未改变，即清洗制绒、扩散制结、钝化镀膜、金属化四大步骤。
1）清洗制绒
清洗主要用来清除硅片表面杂质、去除硅片表面损伤层，制绒则用于在硅片表面 形成金字塔结构，从而降低反射率。
2）扩散制结
通过扩散的形式，形成光伏电池的核心结构：P-N 结。通常适用于同质结电池。
3）钝化镀膜
通过真空镀膜的形式，在电池片表面形成一层钝化膜，起到降低少子复合、提供 场钝化效应、降低反射率的作用，对于电池效率的提高起到关键作用，也是光伏 电池提效的主要出发点。
4）金属化
用于形成光伏电池的前电极和背电极，通常使用丝网印刷的方式。金属化的工艺 路线与钝化工艺密切相关，同时对降低少子复合、降低电阻损失起到关键作用。此外，还包括刻蚀、检测等通用步骤，在不同的电池技术路线中区别不大。
2、 掺杂与成结：光伏电池的“心脏”P-N 结是光伏电池的“心脏”。按照 P-N 结类型，光伏电池可以分为同质结电池和异质结电池。其中同质结电 池主要通过扩散的方式，在同一种类型的硅片（P 型或 N 型）上实现掺杂，从 而得到 P-N 结。异质结电池的 P 型区和 N 型区由不同类型的半导体材料构成， 可分为掺杂型和非掺杂型。
当 P 型半导体和 N 型半导体结合在一起，由于 P 型半导体中空穴浓度高，而 N 型半导体中电子浓度高，因此会形成热扩散运动。即 P 型半导体中空穴向 N 型区扩散，N 型半导体中的电子向 P 型区扩散。而后 在 P 型区形成负电荷，而 N 型区形成正电荷，两者之间形成一个内建电场。在光照条件下，能量大于禁带宽度的光子被吸收，在 PN 结的两边产生电子-空 穴对，并在内建电场的作用下相互分开，从而产生光生电流。
“收集概率”描述了光照射到电池的某个区域产生的载流子被 P-N 结收集并参 与到电流流动的概率。其大小与光生载流子需要运动的距离和电池表面特性有关。距离耗散区越远，被收集的概率就越小，而表面钝化能够增加同一位置下载流子 被收集的概率。
什么是扩散？扩散描述了一种物质在另一种物质中运动的情况。本质在于原子、分子和离子的 布朗运动，造成由浓度高的地方向浓度低的地方进行扩散。晶体硅太阳电池制造采用了高温化学热扩散的方式来实现掺杂制结。热扩散利用 高温驱动杂质穿过硅的晶格结构，这种方法受到时间和温度的影响，需要 3 个步 骤：预淀积、推进和激活。
扩散的三个指标：方阻、结深、表面浓度
方阻值大小主要为表面浓度和结深的综合表征，其对电池片参数的影响主要有以 下三点：1）扩散 P-N 结深度直接影响到其对短波光线的吸收，因此在一定范围内扩散 P-N 结越浅（方阻值越高），电流值越高；2）扩散磷元素的掺杂浓度从一定程度上影响其 N 型硅部分的导电性能，因此掺 杂浓度越高（方阻值越小），填充因子越高；3）一般来说，在一定范围内，扩散浓度增大，开路电压随之增大。
2.1、 同质结：磷扩与硼扩
同质结电池中，P 型区和 N 型区为同一种类型的半导体材料，一般使用掺杂的 方法形成 P-N 结。常见的掺杂方法包括：1）管式扩散（低压、常压）；2）离子注入 退火；3）涂布源扩散（丝网印刷、旋涂、喷涂、滚筒印刷）。目前大多采用低压管式扩散。
磷扩：POCl3分解产生的 P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成 SiO2和磷原子，并 在硅片表面形成一层磷硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。硼扩：BBr3/ BCl3分解产生的 B2O3淀积在硅片表面，B2O3与硅反应生成 SiO2和硼原子， 并在硅片表面形成一层硼硅玻璃，然后硼原子再向硅中进行扩散。由上可知，不管是硼扩还是磷扩，需形成硼原子或磷原子的基础上，向硅基体扩 散。相比磷扩散，硼扩散的难度更大。原因在于硼原子在硅基体中的固溶度较低，导 致硼扩的温度须达到 1000℃以上。且表面掺杂量较多时容易在表面形成硼堆积， 即富硼层（BRL），对后续清洗造成挑战。
对于硼扩来说，目前有 BBr3/ BCl3两种路线。BBr3常温下为液体，安全性相对较好，但生成的 B2O3呈黏状，需要 DCE 清洗， 维护成本高。BCl3常温下为气体，安全性相对较差，但生成的 B2O3呈颗粒状，容易清理，缺 点是 B-Cl 键能更大，不易分解，造成扩散温度下利用率不高。
根据 ITRPV 预测，未来 BBr3路线仍将占据多数份额，但 BCl3路线的占比将会逐 步提升，到 2032 年约达到 40%左右的市场份额。
2.2、 同质结：SE
为什么需要 SE（选择性发射极）？原因在于：常规晶体硅太阳能电池采用均匀高浓度掺杂的发射极。较高浓度的掺杂可以改善 硅片与电极之间的欧姆接触，降低串联电阻，但也容易造成较高的表面复合。为 此，需要使用选择性发射极（SE）技术，在金属栅线（电极）与硅片接触部位 及其附近进行高浓度掺杂深扩散，而在电极以外的区域进行低浓度掺杂浅扩散。
