（报告出品方：申万宏源研究）
1.BC电池结构独特，流程长+工艺难制约产业化IBC电池正面无遮挡，具有更高转换效率。IBC（Interdigitatedbackcontact）电池又称叉指状背接触电池，特点在于将电池正面的栅线全部转移至背面，减少对入射光的遮挡，提高电池短路电流和转换效率。BC电池结构独特，关键结构在于前表面场（FSF）、背掺杂区和电极。BC电池主要结构包括衬底，衬底前表面的FSF和减反膜，衬底背表面的钝化层、掺杂区、减反膜以及电极栅线。其中FSF能够抑制空穴在前表面的复合，掺杂区用于分离并收集载流子，电极用于汇集载流子并与外接负载形成通路产生电流，三部分为BC电池最关键的结构。生产流程长+工艺难度大导致制造成本高，制约产业化发展。BC电池生产流程长，工序较其他电池更复杂，所需设备较多，部分环节生产难度大，其中图形化和金属化环节难度最高，也是造成电池片良率低的主要环节，低良率推高BC电池平均成本，制约产业化发展。
1.1BC电池关键结构在于前表面场、背面掺杂区和金属栅线
BC电池结构独特，以n型TBC电池为例：n型衬底前表面包括两部分结构，依次向上分别是前表面场（FSF）和减反膜层：前表面场（FSF）是一层重磷掺杂形成的n+区，与衬底形成NN+高低结，可以抑制基区产生的少子空穴向前表面漂移，降低表面复合速率，提高电池开路电压和转换效率；前表面的减反膜层是SiNX膜，其作用在于：1）能够有效减少光的反射，提高透光率，通过控制膜的厚度可以调节其反射率以达到想要的减反效果；2）制备SiNX的原料NH4会在反应过程中分解出H原子，H原子会在高温下向晶体硅内渗透与表面的悬挂键结合起到钝化作用。
N型衬底背表面包括四部分结构，依次向下分别是隧穿氧化层、掺杂区、减反膜层以及金属栅线：隧穿氧化层由一层厚度为1.5nm的氧化硅薄膜构成，可允许多子隧穿而阻碍少子通过，降低少子在表面的复合速率，同时改善长波效应。掺杂区是一层由掺硼的p+发射极区和磷扩散形成的n+背场区（BSF）交替分布形成的多晶硅层，厚度约为nm，由于排布形似交叉的手指，故名叉指状。其中p+发射极区与n型衬底形成PN结；n+背场区与衬底形成NN+高低结。
背表面的减反膜层与前表面的减反膜类似，不同点在于：1）背表面的减反膜是SiNX/AlOX构成的复合膜，其中AlOX由于带有固定的负电荷可以对背表面起到场钝化作用；2）背表面的减反膜的作用是将入射至晶硅体内的光反射回晶硅体内以增加光子被吸收的机会，需要高的反光率，故厚度与前表面的减反膜有所不同。
金属栅线即电池的金属电极，BC电池的电极都在同一面，需要与相应的极区对应，让正极对准p+区，负极对准n+区，并且金属栅线之间也不能有交叉接触，否则会造成电池漏电。
BC电池最关键的结构在于前表面场（FSF）、背表面的掺杂区以及金属栅线三部分：1）前表面场的钝化效果影响背面收集的空穴数量：BC电池对前表面场的钝化要求比较高，因为基区在前表面产生的非平衡光生载流子需要穿过整个衬底才能到达背面被极区收集，要求载流子有较长的扩散长度，而载流子的扩散长度与其寿命的平方成正比，这要求载流子不能太快地被复合，若前表面钝化效果不佳，会导致空穴在前表面就被复合掉，减少极区收集的数量。
2）掺杂层的pn区隔离效果影响电池良率：掺杂层是p+区和n+区呈叉指状分布形成的，主要作用是分离和收集载流子，其中p+区负责收集空穴，n+区负责收集电子，再分别将收集的载流子传递给正负电极并与外接负载形成通路，因此p+区和n+区不能直接接触，否则收集的载流子将在掺杂层层面上直接接触形成短路，导致载流子无法被有效收集，所以需要在p+区/n+区的交界处将交合处刻蚀掉，形成一段“凹槽”隔离pn区，也即Gap区。
3）金属栅线的制备效果影响电池片良率、性能和成本：a）BC电池的正负极必须对准相应的极区，即正极对准p+区，负极对准n+区，而且正负电极不能交叉接触，否则会造成漏电短路；b）由于减反膜不导电，金属浆料需要烧穿减反膜与极区直接接触，但金属与硅片直接接触又会引起金属复合，导致电池开路电压和转换效率降低，且接触面积越大，复合现象越严重，因此接触面积也不能过大，未来可使用铜电镀方式进行金属化；c）因为金属栅线全部都在背面，不用担心对正面光的遮挡，所以可以适当提高栅线宽度以减少串联电阻；d）光伏电池对正面栅线材料的要求较为严格，但对背面栅线材料的要求相对较低，而BC电池只有背面栅线，因此可以用其他金属代替银作为栅线材料（例如铜），以减少对银的消耗，降低电池成本。
XBC电池结构差异集中在衬底、钝化膜和掺杂层。BC电池是平台型技术，可以与采用不同钝化工艺的X电池结合形成各种XBC电池，例如可以和PERC结合形成P-IBC电池，和TOPCon结合形成TBC电池，和HJT结合形成HBC电池，由于结合对象的钝化工艺不同，XBC电池结构也不同，差异主要集中在衬底、钝化和掺杂层。P-IBC电池以P型硅片作为衬底，背表面的掺杂区无其他钝化工艺，只有SiNX/AlOX减反膜提供钝化效果，以poly多晶硅层作为掺杂层；TBC电池和HBC电池均为N型电池，均以N型硅片作为衬底，其中TBC电池用SiOX作为钝化膜，用poly多晶硅层作为掺杂层；HBC电池用ia-Si:H作为钝化膜，用n/p-a-Si作为掺杂层。
BC电池发电原理：空穴、电子分别扩散至相应极区后被电极收集与外接电路形成通路。当光照射至电池片表面时，一部分光会穿过表面进入电池片内部被晶体硅吸收，当光子的能量大于禁带宽度时，晶体硅会被激发，产生空穴-电子对，其中空穴带正电，电子带负电。随后空穴与电子无序漂移，当空穴漂移至PN结处时，会在内建电场（方向为N指向P）和高低结（前表面场与衬底形成的NN+高低结）的共同作用下向背表面方向扩散，直至被p+发射极区收集并传递给正电极；电子经过横向扩散到NN+区后，再向背表面方向扩散，直到被n+背场区收集并传递给负电极，随后正负电极与外接负载连通形成通路。
1.2BC电池制造工艺主要包括前道工序、图形化和金属化
BC电池工艺细分流程长，主要环节可概括为前道工序、图形化和金属化三大环节。以TBC电池生产流程为例，需要经过以下主要的环节：前道工序：隧穿氧化层制备慢是限制产能的重要原因。1）对衬底进行清洗、抛光、制绒之后在前表面使用高温扩散法磷扩形成FSF，之后使用化学刻蚀去除背面多余磷扩poly；2）背面用LPCVD设备使用干热氧化法生成1.5nm的隧穿氧化层，干热氧化法是在高温的真空环境中向硅片衬底通入氧气，让氧气分子与硅原子发生化学反应生成SiOX并附着于材料表面。但是由于SiOX是一层致密的物质，其附着于硅片表面之后会阻碍后续的氧气分子与硅原子的接触，只能先让氧气分子渗透穿过表面的隧穿氧化层到达SiOX/Si界面处才能继续反应，导致整个流程非常耗时，生产效率低。
图形化环节：流程复杂，需多次刻蚀，去绕镀过程中容易损伤电池片：1）形成发射极区：a）背面使用LPCVD沉积一层本征多晶硅；b）使用扩散炉进行高温硼扩散，形成p+发射极区，同时会在表面形成一层BSG掩膜；c）使用第一道激光对BSG局部辐射，凭借激光的高能量刻蚀BSG，被照射区域将会暴露出硼掺多晶硅；d）使用化学刻蚀，去除暴露出的硼掺多晶硅以及隧穿氧化层，未被刻蚀掉的BSG可以保护下面的多晶硅和隧穿氧化层不被刻蚀。
2）形成背场区：a）通过干热氧化法重新生成一层新的隧穿氧化层；b）使用LPCVD沉积一层本征多晶硅；c）使用扩散炉高温磷扩，形成一层磷掺多晶硅层。
3）图形化完成：a）使用第二道激光刻蚀发射极区的上的PSG；b）使用化学刻蚀掉暴露出的磷掺poly和多余隧穿氧化层；d）刻蚀多余掩膜；e)开槽区分PN区。
金属化环节：电极印刷精准度低造成电池易短路。a）清洗刻蚀留下的杂质及绕镀后使用PECVD正反两面依次沉积减反膜；b）丝网印刷金属浆料后烧结，烧结目的是为了烧穿减反膜让金属浆料与硅片直接接触。金属化环节中最难的地方在于如何将正负电极精准的印刷在对应的p+/n+区，如果栅线位置印刷错误会导致短路，造成电池片损坏，降低产品良率；c）光注入，增加载流子自由程，提高电池转换效率。
工序流程长，所需设备多。BC电池生产流程长，需要用到多个设备，尤其是图形化过程中需要沉积薄膜、刻蚀，因此需要多次使用LPCVD、PECVD、激光和刻蚀机，所需设备多。
1.3图形化和金属化是提升良率的关键环节
生产流程长+部分工艺难导致设备投资额大+良率低，解决行业痛点根本在于缩短流程+解决工艺难点。1）与HJT设备投资额大的原因不同，HJT全程只能在低温环境中加工，其对设备各方面参数都有更严格的要求与限制，需要更先进的设备满足生产需要，单步流程所需的设备价值很高，而BC电池是因为生产流程长，所需设备多，导致累计设备投资额大。流程过长也增加电池在不同流程中损坏的风险，造成电池片良率低。2）BC电池生产过程中有部分工艺难点尚有突破空间，特别是图形化中存在绕镀，Gap区位置不精准，金属化中正负极对不准相应极区等问题，都会导致电池片容易被损坏，产品良率低。因此总体来说，缩短工序+解决技术难点→降低设备投资额+提高良率→降低成本，提高性价比是BC电池产业化发展的根本路径。
图形化和金属化是工艺难点大的主要环节。图形化过程中需要沉积poly层，但目前使用的是LPCVD设备，虽然LPCVD沉积薄膜在行业中已经有了非常成熟的应用，但由于其无方向性的沉积特点使其出现较严重的绕镀问题，需要增加去绕镀流程，目前去绕镀技术不成熟，很容易损坏电池片的其他正常结构；其次Gap区的制备也需要极高的精准度，若开槽的位置不能精准定位在p+/n+区的交界处，则会导致电池短路；最后，金属栅线的位置也必须与相应的极区对准且不能交叉接触，否则会造成电池漏电。
工艺难点1：Gap区挖槽不精准，载流子易在p区和n区界面处接触复合。BC电池的极区都在同一侧，不同的极区负责收集不同的载流子，这些不同的载流子需要被不同的电极收集并与外接电路形成通路，但是交叉排布的pn区是相邻的，如果直接接触，载流子会在掺杂层层面上直接复合，导致电池漏电，因此必须要在p+/n+交界处进行隔离。目前进行隔离的方案主要是是通过激光开槽，将p+/n+交界处的poly刻蚀掉形成隔离区（Gap区）。目前激光技术尚未做到既能很准确的定位在p+/n+交界处的位置，又能保证刻蚀挖的“槽”不会过宽，所以未来要进一步升级激光技术。工艺难点2：丝网印刷精度低易导致电极位置对不准相应极区。丝网印刷虽然在光伏中已得到成熟应用，但之前都是用于PERC、TOPCon、HJT这类正负电极分布在两面的电池，不需要很高的精度要求，而BC电池的正负极在同一面，需要对准对应极区才行，一旦正负电极没有对准相应极区电池就会短路，丝网印刷的缺点就在于精度不高，无法满足BC电池需要，需要使用更高精度的工艺制作电极。
2.激光缩短流程，工艺难点逐步解决，BC破局指日可待行业痛点虽存，解决方案也在不断推陈出新。当前生产工序长+部分工艺难在一定程度上制约着BC电池的产业化发展，但是行业提出了许多针对性的解决方案，部分方案已初见成效，未来随着各方技术的不断成熟，BC电池工艺不断优化，其产业难题将会逐步得到解决，届时BC电池将会凭借自身效率优势大放异彩。激光技术有望缩短工序，多方案发展助力解决技术难点。激光有望成为BC电池破局之道，一方面激光在光伏中早有普遍应用，行业经验相对丰富，另一方面激光高精度的优势正好契合BC电池的生产需要，可以针对性的解决行业痛点。此外，针对图形化和金属化环节中存在的技术不成熟问题，目前行业已经提出了多种替代方案并已付诸实践，有部分方案已经得到验证，随着未来技术的不断成熟，工艺难点终将得到解决。
2.1刻蚀：激光微纳加工效果契合BC工艺难点
激光并非光伏新识，行业早有丰富经验。激光在光伏电池领域的应用早在PERC时代就开始了，随着光伏向TOPCon、HJT、BC电池不断迈进，激光技术也有相应突破，不断满足光伏电池的新需求。最早在PERC电池时代主要用于背面开槽实现局部金属接触和选择性掺杂，在TOPCon时代用于硼扩散，解决了二次硼扩存在流程太复杂的问题，而到了BC电池产业化早期的现今，激光也被用于掩膜刻蚀、PN区隔离等。具体包括：
1）减反膜开槽实现局部点接触：大部分电池最外层的减反膜不导电，极区收集的载流子很难穿过减反膜被电极栅线收集，所以要先对其进行开孔，让金属栅线可以与硅片直接接触，但又由于金属复合的存在，栅线与硅片的接触面积不能过大，因此提出了既要能开孔，又要孔够小，还要减少损伤的多重要求。激光技术可以实现开出一个“点”的孔，制备的孔非常细小，相比于其他技术，更能满足于光伏电池的需要。
2）选择性掺杂：传统扩散都是在扩散炉内进行的，利用热扩散原理，使杂质原子受热向晶硅体内扩散，但是扩散炉对电池片是整面加热的，无法对指定局部区域加热，所以电池片整个平面的掺杂浓度和扩散深度是相同的，但对于光伏电池来说，在金属电极与掺杂层接触处，杂质浓度高可以降低接触电阻，但电池俄歇复合速率提升，降低电池效率，杂质浓度过低会导致金属与掺杂层之间的接触电阻过大增加电学损失，所以理想的情况是对金属与掺杂层接触的区域进行重掺杂，其他区域进行轻掺杂，即选择性掺杂（SE）。激光不仅具有高能量的光束，可以通过加热杂质源，促使杂质粒子向晶硅内部扩散，而且可以精准定位，针对不同的区域施加不同的能量，控制杂质浓度和扩散深度，实现选择性掺杂。
3）掩膜刻蚀：BC电池需要经过局部刻蚀掩膜确定p+/n+区的位置，掩膜的主要成分是BSG/PSG，可以使用化学/激光刻蚀，但使用化学只能整面刻蚀，无法做到精准定位，因此化学刻蚀法很难完成图形化。相比之下，激光不仅具有高能量，可以刻蚀掉掩膜，而且可以控制刻蚀的位置，精准定位pn区。
BC电池核心难点在于对工艺的精度要求高，而精度高是激光技术的优点。BC电池的难点在于图形化和金属化，图形化的难点在于如何确定p+区和n+区的位置，并精准定位p+/n+交界处实现隔离，金属化的难点在于如何让正负极对准相应极区，三者的核心都在于如何精准的定位。而激光可以通过参数设置实现精准定位，是其他技术无法媲美的能力，激光技术优点完美契合BC电池难点需要。激光技术尚存进步空间，突破后将最大程度融入BC电池生产流程。当前激光技术虽然已经具备很高的精度，能够一定程度上满足工艺对精度的要求，但仍存在生产效率低、产能小的缺点，无法满足量产需要，因此仍有进步空间。目前主要的技术升级方向包括：1）提高激光刻蚀能力：当前激光只能做到刻蚀掩膜，需要额外化学刻蚀去除poly，不仅增加了流程的长度，也增加了电池片损伤的风险。若未来刻蚀能力有突破，能做到一步刻蚀掉掩膜、poly层，同时不损伤隧穿氧化层，则可以减少两步化学刻蚀过程，缩短工序流程。2）激光先进技术的突破：目前行业已经提出多种先进激光技术，突破后能够多方位融入BC电池生产流程中，缓解部分工艺难的问题。例如激光重掺、激光诱导烧结（LIF）等。其中激光诱导烧结（LIF）技术进展相对较快，根据帝尔激光公告，目前LIF技术已经实现和TOPCon的结合，并能帮助提升0.2%的转换效率，未来与BC电池结合也能进一步提升BC电池转换效率。
2.2沉积：薄膜沉积方案多样，或可避免绕镀难题
去绕镀工艺不成熟：PECVD/PVD可避免绕镀。当前工艺中使用的LPCVD会产生绕镀的原因在于LPCVD沉积薄膜是无方向性的，通过化学反应生成的产物无法集中地沉积在指定区域，部分产物会沉积在电池片四周，需要通过清洗刻蚀去除掉，而去绕镀工艺不成熟易损伤电池其他正常结构。因此要避免绕镀的出现就需要采用产物沉积更集中的工艺，目前行业