应用材料公司在“第六届(2012)国际太阳能产业及光伏工程(上海)展览会暨论坛”期间举办了媒体见面会，应用材料公司副总裁兼维利安产品事业部总经理吉姆•穆林先生（Mr. Jim Mullin）在见面会上介绍了Solion光伏离子注入这一突破性技术的优势特点及公司未来的太阳能发展战略。

图：应用材料公司副总裁兼维利安产品事业部总经理吉姆•穆林先生

强强联合

应用材料公司的维利安产品事业部作为半导体产业离子注入技术的领先供应商已经有超过30年的历史，2011年维利安产品事业部宣布在中国推出了Solion光伏离子注入系统。该系统首次突破了技术限制，被应用到太阳能光伏领域，并在中国多家太阳能电池制造企业中得到广泛应用，现在仍然不断地赢得亚太区诸多新客户的青睐。维利安半导体设备有限公司于2011年11月被应用材料公司收购，目前属于应用材料公司的一部分。

离子注入机将需要掺杂的元素电离，并生成带电离子（俗称掺杂物）的束流，再通过电场加速将掺杂物注入至硅片内的精确位置和深度。吉姆•穆林先生说：“Solion光伏离子注入系统能够给光伏制造企业带来卓越的电池效率和生产性能。与传统的工艺相比，离子注入技术拥有更高的精度，能够确保可重复的卓越性能，同时，它还取代了多个工艺步骤，降低了生产成本。”穆林先生解释说，工艺的简化意味着提高效率、降低成本和提高成品率，以Solion光伏离子注入系统的性能，客户在一年就可以收回成本。

有人问到是否维利安半导体与应用材料的关系称得上是“强强联合”，穆林先生笑言其实离子注入技术与太阳能光伏产业的结合才是真正意义上的“强强联合”。

图：离子注入技术简化了制造工艺流程

技术优势

太阳能电池传统的掺杂方法是使用三氯氧磷（POCl3或简写为POCl）的扩散工艺。比较而言，以离子注入技术为掺杂工艺的优越性非常显著。使用POCl工艺所生产的电池只能将18.7%的光转换为电，而使用离子注入工艺的电池则能达到19.2%。一个0.5%的转换效率提升是至关重要的，因为它带来收益的显著提高。以下就是针对这两种工艺工作原理的阐述，也是对以上结论得出的解释。

在POCL的扩散过程中，高浓度的磷在硅片表面形成并随着加热和时间扩散进入到硅片内。这种高浓度磷产生缺陷，为复合反应提供场所。电子与空穴的复合只会产生热量，而不生成电，所以对电池转换效率造成负面影响，是不可取的。表面死层的产生也会降低效率。此外，POCl扩散工艺还在表面形成玻璃层，其在减反射层沉积前必须被清除，这增加了成本并可能造成成品率降低。最后POCL会在硅片侧面和背面同时掺杂，需要增加额外的绝缘隔离步骤以防止漏电，进而增加了成品率降低的可能性。如果使用激光边缘隔离，还会导致0.2%的额外效率损失。

相反离子注入则是具有均匀性、精确控制和可预期重复性特点的工艺。运用离子注入，可测离子束流量和可调扫描速率确保了恰当数量的掺杂原子被准确无误地放置在特定位置。这一点非常重要，因为任何多余的掺杂原子都有可能成为一个潜在的复合中心。同样关键的是，离子注入掺杂与热处理脱离了关联，从而消除了复合。此外，在热处理过程中，100%的注入掺杂在晶格结构中完全被激活。相比之下，POCL掺杂引入原子间隙体，不能完全融入在晶格结构中。这些复合点从根本上限制了由POCl掺杂形成的p-n结性能。离子注入所具有的高水平控制和校准，使其具有名副其实的“p-n结工程”能力。

生产优势

除了更高的效率，离子注入工艺只需要较少的步骤，这有助于降低每瓦成本。首先，因为使用永久掩模精确控制掺杂注入，离子注入不再需要边缘隔离步骤；再者，因为掺杂过程中没有玻璃层产生，具有更佳钝化质量的热氧化层能够在表面生成，而无需增加额外热处理步骤。所以，通过选择使用适于大量掺杂和p-n结工程的离子注入工艺，生产厂家可以创造高效的先进电池结构，而无需增加工艺步骤。

离子注入技术带给制造厂家的另一个竞争优势是其大幅提高高效电池所占比例的能力。实现更紧密的效率分布意味着更少的电池效率分级。离子注入的闭环剂量控制能力可以精确控制掺杂原子在特定位置的确切个数，日复一日地在每一硅片上获得可重复和可预期的结果。这种可重复性大大提高了电池的分级表现。

如果你仔细观察分级分布就会发现分级直接影响成本，分布在边缘的低效电池通常会作为报废或以极低的价格出售。随着市场对组件要求的提高，用于组件的电池最低可被接受的效率也在提高。除非制造厂家逐步使用更高转换效率、更紧密分布的工艺，其废品率将大大增加。

创新机遇

离子注入技术同时为光伏电池的生产提高了器件性能和成品率，工艺流程也全方位提升了电池效率相关的各个组成部分。目前已经有两个生产厂家在生产中实现了最高19.5%和平均超过19.1%的电池转换效率。而更重要的是紧密的效率分布，少于POCL一半的分布区间。运用离子注入技术，所有的电池均可以达到超过19%的电池效率，以更高的成品率提供更高价值的电池。

穆林先生总结，当今激烈的市场竞争环境对高效太阳能电池有更大的需求，通过采用离子注入技术实现先进太阳能电池的更高产能，将为太阳能电池制造商带来空前的市场机遇。针对当前复杂的光伏形势，穆林先生指出政策只是短期的因素，要想早日实现降低成本和电网平价，新技术的应用才是长期的市场行为。穆林先生说，作为光伏工业的供应商，应用材料将坚信更多发明、更高效率和更低成本会是未来光伏行业的趋势，应用材料也会一如既往地应用创新、成就产业。