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从底层工艺出发，探究电池技术进步的本质。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。本篇报告力图跳出对PERC、TOPCon、HJT等光伏电池技术的分类讨论，而是从底层技术出发，透视光伏电池技术进步的本质。
掺杂与成结，热场与气场的矛盾调和。同质结电池：扩散是主要的掺杂手段，并由此衍生出磷扩与硼扩。由于发射极与非发射极区对掺杂浓度的要求不同，衍生出SE（选择性发射极）技术。异质结电池：由沉积方法实现掺杂。非成结掺杂：掺杂工艺除了可以形成P-N结之外，还被用作高低结。扩散炉：要解决均匀性问题，核心是气场与热场的均匀。大尺寸趋势催生水平放片和多段进气。
钝化是提效关键，镀膜工艺的关键：致密性、均匀性、厚度。要逼近极限效率，必须解决光学损失和电学损失。钝化则是有效应对载流子复合的关键。PERC：Al2O3发挥关键作用；TOPCon：氧化硅（隧穿氧化层）+多晶硅；HJT：（氢化）非晶硅。从BSF的面接触到PERC的线接触，再到TOPCon和HJT的钝化接触，钝化层进步起到关键作用。我们预计2025年TOPCon、HJT产能分别达到790/200GW，带动整线设备需求420/250亿元。不同的设备和工艺影响镀膜质量，从而决定最佳膜层厚度。镀膜质量则取决于三个要素：气场、热场、电场。TOPCon：看好PECVD与原位掺杂、一次硼扩；HJT：线性串联式设备、I-IN-P镀膜顺序具备优势，腔体与腔室的路线之争各有优劣，看好迈为多腔体路线。
金属化与电池进步：工艺与材料的耦合。从PERC到TOPCon，双面化和银铝浆线宽导致银耗增大；从PERC到HJT，低温工艺引发较大阻碍。低温固化、树脂残留先天弱化了低温银浆的导电性能，电镀铜可能是终极方案。中短期内，银包铜+0BB可能成为主流过渡路线。银浆国产化顺利推进，银粉国产化迫在眉睫。展望2025年，高温银浆需求量超6895吨，低温银浆需求量1181吨。
当前时点：TOPCon步入放量期，HJT曙光初现，天花板高。TOPCon的弱点在正面钝化，提效路线为：SE、薄poly、正面poly；HJT的弱点在正面光学寄生吸收，微晶化首当其冲，其次是金属化降本。从电池效率提升难度来看，SE+薄poly助力TOPCon效率进一步提升。HJT最新记录26.81%，天花板更高。因此中期维度TOPCon将放量，长期维度HJT具备优势。
沿着功率曲线，寻找用武之地。激光的应用是平台技术，基于激光功率和物质形变，依次为光注入、SE、开槽/消融、激光转印、无损划片、打孔。
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。
