非显而易见性评估仅供参考,不构成法律建议。
| 编号 | 名称 |
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| 0 | 2012-03-15_JP2012054457A_发明专利_JP2012054457A Solar battery cell and manufacturing method therefor_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_P_Q_R_S_U_V_W_X_Y+++.docx |
| 0 | 2011-06-16_US2011139236A_发明申请_US20110139236A1 SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_P_U_V_W_X_Y_e_h_i_t+++.docx |
| 0 | 2011-06-30_JP2011129867A_发明专利_JP2011129867A Silicon solar cell containing boron diffusion layer and method of manufacturing the same_+++B_C_K_L_N_O_P_Q_R_S_U_V_W_X+++.docx |
| 0 | 2011-08-04_US2011186116A_发明申请_US20110186116A1 METHOD FOR PRODUCING A SOLAR CELL HAVING A TWO-STAGE DOPING_+++A_D_K_N_Q_V_W_b_l_m_o_p_r_s_x+++.docx |
| 0 | 2011-08-25_JP2011523932A_发明专利_JP2011523932A Method for producing a crystalline metallosilicate.docx |
| 0 | 2011-09-06_US8012531B_发明授权_US08012531B2 Solar cell and method for manufacturing the same, and method for forming impurity region_+++A_B_C_D_K_L_M_N_O_P_V_W_X_Y_q+++.docx |
| 0 | 2011-10-13_JP2011204872A_发明专利_JP2011204872A Conductive paste for forming light-receiving surface electrode of solar cell element, solar cell element and method of manufacturing the solar cell element_+++A_B_C_K_L_N_O_P_V_W_X+++.docx |
| 0 | 2011-10-20_US2011253209A_发明申请_US20110253209A1 SOLAR CELL, METHOD OF FORMING EMITTER LAYER OF SOLAR CELL, AND METHOD OF MANUFACTURING SOLAR CELL_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_P_U_V_W_X_Y+++.docx |
| 0 | 2011-12-06_US8071418B_发明授权_US08071418B2 Selective emitter solar cells formed by a hybrid diffusion and ion implantation process_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_U_V_W_X_Y+++.docx |
| 0 | 2012-02-15_JP4874273B_发明专利_JP4874273B2 Connection device buffer device and the buffer device is connected.docx |
| 0 | 2012-03-01_US2012048376A_发明申请_US20120048376A1 Silicon-based photovoltaic device produced by essentially electrical means_+++A_B_D_K_L_M_N_O_P_Q_R_S_V_W_X+++.docx |
| 0 | 2011-04-14_JP2011512041A_发明专利_JP2011512041A Solar cells, the production method of the emitter layer forming method and a solar cell of the solar cell_+++A+++.docx |
| 0 | 2012-03-19_KR1020120026309A_发明公开_KR1020120026309A 태양전지 제조 방법_+++B_D_K_L_U_V_a_m+++.docx |
| 0 | 2012-03-20_KR1020120026736A_发明公开_KR1020120026736A 태양전지 제조 시의 선택적 에미터 형성 방법_+++B_C_D_J_K_L_U_V_a_m_w_x_y+++.docx |
| 0 | 2014-02-24_None_发明专利_JPWO2012043811A1 太陽電池用導電性ペーストおよびこれを用いた太陽電池素子の製造方法_+++A_B_C_D_K_L_M_N_O_P_Q_U_V_W_X_Y_j_r_s+++.docx |
| 0 | 2016-07-07_None_发明专利_JPWO2014014070A1 発光ガラス薄膜の製造方法.docx |
| 0 | Espacenet下载日志_2026-07-18T11-50-15.docx |
| 0 | JPH04356972A_Description_20260718_1949_+++A_B_D_E_H_K_L_M_N_O_P_T_V_W_X_Y_i+++.docx |
| 0 | JPS63148685A_Description_20260718_1950_+++A_C_D_K_L_M_N_U_b_j_o+++.docx |
| 0 | WO2006117975A1_Description_20260718_1948_+++A_B_C_D_J_K_L_N_O_P_Q_R_U_V_W_X_Y_m_s+++.docx |
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| 0 | 2009-01-22_US2009020156A_发明申请_US20090020156A1 Method for manufacturing solar cell and solar cell_+++A_B_C_D_J_K_L_N_O_P_Q_R_U_V_W_X_m_s_y+++.docx |
| 0 | 2000-11-14_US6147297A_发明授权_US6147297A Solar cell having an emitter provided with a surface texture and a process for the fabrication thereof_+++A_B_C_D_K_L_M_N_O_P_Q_R_S_V_w_x_y+++.docx |
| 0 | 2002-08-06_US6429037B_发明授权_US06429037B1 Self aligning method for forming a selective emitter and metallization in a solar cell_+++A_B_C_D_K_L_M_N_O_P_Q_R_S_V_u+++.docx |
| 0 | 2003-07-25_JP2003209271A_发明专利_JP2003209271A Solar battery and its manufacturing method_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_P_U_W_X+++.docx |
| 0 | 2004-02-24_US6695903B_发明授权_US06695903B1 Dopant pastes for the production of p, p+, and n, n+ regions in semiconductors_+++B_D_J_N_O_P_U_a_c+++.docx |
| 0 | 2005-03-17_JP2005070141A_发明专利_JP2005070141A Optical waveguide structure with optical path conversion component and manufacturing method therefor and optical path conversion component.docx |
| 0 | 2006-11-09_JP2006310368A_发明专利_JP2006310368A Solar cell manufacturing method and solar cell_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_P_Q_R_S_U_V_W_X_Y+++.docx |
| 0 | 2007-10-11_JP2007266327A_发明专利_JP2007266327A Solar battery element_+++D_L_M_N_O_P_V_W_X_Y+++.docx |
| 0 | 2008-05-21_EP1923748A_发明公开_EP1923748A2 Image Forming Apparatus having fusing and control means.docx |
| 0 | 2008-06-05_JP2008129065A_发明专利_JP2008129065A Image forming apparatus.docx |
| 0 | 2000-07-18_US6091021A_发明授权_US6091021A Silicon cells made by self-aligned selective-emitter plasma-etchback process_+++A_B_D_K_V_X_j+++.docx |
| 0 | 2009-04-12_CA2638982A_发明专利_CA2638982A1 BUFFER, ADAPTER, AND CONNECTING DEVICE FOR ATTACHING THE SAME BUFFER OR ADAPTER.docx |
| 0 | 2009-05-21_JP2009110915A_发明专利_JP2009110915A Buffer, adapter and connecting device for attaching the same buffer or adapter.docx |
| 0 | 2009-08-26_JP4320671B_发明专利_JP4320671B2 Image forming apparatus.docx |
| 0 | 2009-10-22_US2009260684A_发明申请_US20090260684A1 SOLAR CELL, METHOD OF FORMING EMITTER LAYER OF SOLAR CELL, AND METHOD OF MANUFACTURING SOLAR CELL_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_P_U_V_W_X_Y+++.docx |
| 0 | 2009-11-10_US7615393B_发明授权_US07615393B1 Methods of forming multi-doped junctions on a substrate_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_P_Q_U_W_X_r_s_y+++.docx |
| 0 | 2009-11-26_US2009288704A_发明申请_US20090288704A1 NITRIDED BARRIER LAYERS FOR SOLAR CELLS_+++A_C_D_K_L_M_b+++.docx |
| 0 | 2010-11-10_CN101884115A_发明公开_CN101884115A 太阳能电池、太阳能电池的发射极层的形成方法、和太阳能电池的制造方法_+++A_B_C_D_J_K_L_M_N_O_P_U_V_W_X_Y+++.docx |
| 0 | 2010-11-11_JP2010258043A_发明专利_JP2010258043A Solar cell_+++a_b_c_d_e_h_i_k_l_m_n_o_p_q_r_s_t_v_w_x_y+++.docx |
| 0 | 2010-12-14_US7851696B_发明授权_US07851696B2 Solar cell_+++A_B_C_D_K_O_Q_R_S+++.docx |
一种用于制造太阳能电池的方法,该方法包括以下步骤;在半导体基板的正面处形成具有第一电阻的低浓度发射层;使所述低浓度发射层具有与所述半导体基板的导电类型相反的第一导电类型;通过热扩散工艺形成所述低浓度发射层;形成具有比所述第一电阻低的第二电阻的高浓度发射层;所述高浓度发射层具有第一部分和第二部分;所述第一部分通过具有第一功率的第一激光束照射在所述低浓度发射层上的玻璃组成层来形成;所述第二部分通过具有第二功率的第二激光束照射在所述低浓度发射层上的所述玻璃组成层来形成;所述第一部分位于所述第二部分之间;所述第一部分的电阻小于所述第二部分的电阻;在形成所述高浓度发射层之后,去除所述玻璃组成层;在所述低浓度发射层上形成绝缘层;在所述绝缘层上形成第一电极;所述第一电极的每一个延伸穿过在所述半导体基板的正面处的所述绝缘层,以电连接到所述高浓度发射层;在所述半导体基板的背面处形成背面场层;使所述背面场层具有与所述半导体基板的导电类型相同的导电类型;通过热扩散工艺形成所述背面场层;在所述背面场层上形成钝化膜;在所述钝化膜上形成第二电极;所述第二电极的每一个延伸穿过在所述半导体基板的背面处的所述钝化膜,以电连接到所述背面场层。
作为一名经验丰富的专利代理师,我针对目标专利(**CN103390659B**《太阳能电池及其制造方法》)的权利要求1,结合目标专利说明书及三篇对比文件(**D1: US6091021A**、**D2: US6147297A**、**D3: US6429037B1**)的原文,为您提供一份系统、严密的专利无效/创造性分析报告。
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### 一、 目标专利权利要求1的说明书深度解读
#### 1. 发明背景与要解决的技术问题
在传统太阳能电池中,为了兼顾良好的光电转换效率与较低的电极接触电阻,通常采用**选择性发射极(Selective Emitter)**结构:在电极下方形成高浓度重掺杂区(低电阻),在无电极覆盖的光照区形成浅掺杂区(高电阻)。
然而,传统选择性发射极在印刷/形成电极时,极易因工艺误差出现电极与高浓度区**对准偏误(Alignment Error)**。若为了容忍对准误差而将高浓度区做得很宽,由于高浓度区载流子复合严重,会导致电池的开路电压($V_{oc}$)和短路电流($I_{sc}$)下降,从而降低电池转换效率。
#### 2. 权利要求1的技术方案与技术效果(结合说明书[0043]-[0048]、[0056]-[0061])
* **特征A~C(低浓度发射层及PSG生成)**:通过热扩散工艺在半导体基板正面形成浅结低浓度发射层,此过程会在基板表面不可避免地原位生成一层磷硅玻璃(PSG,即“玻璃组成层”)。
* **特征D~I(核心发明点:双功率激光形成的“三段式/阶梯式”高浓度发射层)**:
* 利用激光束照射热扩散留下的玻璃组成层(PSG),将PSG中的磷元素二次驱动扩散至基板中。
* **第一功率的第一激光束**照射形成**第一部分(低电阻/高掺杂区)**;**第二功率的第二激光束**照射形成**第二部分(中电阻/中掺杂区)**。
* **结构关系**:第一部分位于两侧的第二部分之间(即形成“第二部分—第一部分—第二部分”的包夹/阶梯结构),且**第一部分的电阻小于第二部分的电阻**($R_{第一部分} < R_{第二部分} < R_{低浓度区}$)。
* **技术效果**:位于中间的第一部分(低电阻)直接应对电极接触,大幅降低接触电阻;位于两侧的第二部分(中电阻)作为**工艺对准缓冲容忍区**,即使电极印刷存在偏差落在第二部分上,也能保证足够的接触性能,同时由于第二部分的电阻高于第一部分(掺杂浓度较低),有效抑制了表面载流子复合,实现了**电极对准容忍度**与**降低复合/提高电池效率**的最佳平衡。
* **特征J~S(退火/清洗、绝缘层及正背面电极与BSF结构)**:洗去PSG玻璃层,沉积减反射/绝缘层,电极穿透绝缘层与高浓度区接触;背面通过热扩散形成背面场(BSF),并结合钝化膜与背面电极。
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### 二、 对比文件原文技术特征比对与详细出处
针对各对比文件原文(D1: US6091021A, D2: US6147297A, D3: US6429037B1)进行逐一核查与特征比对:
#### 1. D1(US6091021A)比对分析
* **技术方案**:D1公开了一种利用自对准选择性发射极等离子体回蚀(Plasma Etchback)制造硅太阳能电池的方法。其工艺是先对整个表面进行重掺杂($n^{++}$),然后印制金属栅线,再以金属栅线为掩模,利用 $SF_6$ 等离子体将栅线间未掩蔽的硅表面回蚀为轻掺杂($n^+$)。
* **与本专利差异**:D1采用的是“等离子体回蚀法”,并非“激光驱动玻璃层二次扩散法”。D1的高浓度区完全位于栅线下方,不存在“第一功率和第二功率激光照射玻璃层”、更不具备“低电阻第一部分被中电阻第二部分包夹”的三段式高浓度发射层。
#### 2. D2(US6147297A)比对分析
* **技术方案**:D2公开了一种具有网格发射极(Grid-Emitter, GE)结构的太阳能电池。其通过掩模各向异性腐蚀在硅表面制造多向交叉的肋骨状/角锥状立体纹理,使肋骨顶端保持高掺杂 $n^{++}$,侧壁和谷底为 $n^+$ 掺杂。
* **与本专利差异**:D2是通过“光刻/掩模化学腐蚀立体硅结构”来实现掺杂梯度的,完全没有涉及激光照射玻璃组成层(PSG)的技术手段,也没有通过双功率激光调控出的平整三段式高浓度发射层结构。
#### 3. D3(US6429037B1)比对分析
* **技术方案**:D3公开了一种用于太阳能电池选择性发射极和金属化的自对准方法。在基板上涂覆含掺杂剂的介电层/掺杂源,热处理形成轻掺杂发射层,随后**利用激光局部加热熔融硅及上层掺杂源**,使掺杂剂大量扩散入熔融硅中形成高浓度重掺杂区($n^{++}$),后续通过自对准化学电镀在激光破坏的介电层开口处形成电极。Example 3还公开了背面的双面(Bifacial)BSF加工。
* **与本专利差异**:D3公开了“利用激光局部照射掺杂源形成高浓度发射层”的思路,但D3采用的是**单一次激光照射形成单一掺杂深度的重掺杂线**。D3**未公开**“第一功率和第二功率激光照射”、“第一部分与第二部分”以及“第一部分位于第二部分之间且电阻小于第二部分(三段式缓冲结构)”的技术特征。此外,D3将掺杂源介电层保留作为电镀掩模与减反射膜,未在激光后去除该玻璃层(特征J)。
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### 三、 权利要求1特征比对表格
| 权利要求1技术特征 | D1 (US6091021A) | D2 (US6147297A) | D3 (US6429037B1) |
| 特征A:正面形成第一电阻的低浓度发射层 | 已公开<br>Col. 5, lines 28-35; FIG. 1(c) | 已公开<br>Col. 2, lines 30-45; Col. 3, lines 15-25; FIG. 2b(3) | 已公开<br>Col. 2, lines 35-42; Col. 3, lines 20-25 |
| 特征B:低浓度发射层导电类型与基板相反 | 已公开<br>Col. 5, lines 5-10 | 已公开<br>Col. 1, lines 20-30; Col. 2, lines 30-40 | 已公开<br>Col. 2, lines 25-30 |
| 特征C:通过热扩散工艺形成低浓度发射层 | 已公开<br>Col. 5, lines 5-8 | 已公开<br>Col. 2, lines 30-35 | 已公开<br>Col. 2, lines 35-42; Col. 5, line 5 (RTA) |
| 特征D:形成第二电阻(低于第一电阻)的高浓度发射层 | 已公开<br>Col. 5, lines 5-25; FIG. 1(a)-(c) | 已公开<br>Col. 2, lines 30-45; FIG. 2b | 已公开<br>Col. 2, lines 43-55; Col. 3, lines 45-55 |
| 特征E:高浓度发射层具有第一部分和第二部分 | 未公开<br>(D1高浓度区为单一重掺杂区) | 已公开(形态上)<br>Col. 2, lines 35-50; FIG. 3b, 4b | 未公开<br>(D3高浓度区为单一激光熔融重掺杂线) |
| 特征F:第一部分通过第一功率的第一激光束照射玻璃组成层形成 | 未公开<br>(D1采用等离子体回蚀,Col. 5, lines 20-30) | 未公开<br>(D2采用掩模化学腐蚀,Col. 2, lines 35-45) | 部分公开<br>Col. 2, lines 43-55; Col. 3, lines 35-60<br>(公开激光照射掺杂介电层驱动掺杂,但未区分第一功率与第一部分) |
| 特征G:第二部分通过第二功率的第二激光束照射玻璃组成层形成 | 未公开 | 未公开 | 未公开<br>(D3仅采用单一功率/单次激光) |
| 特征H:第一部分位于第二部分之间(三段式包夹) | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| 特征I:第一部分电阻小于第二部分电阻 | 未公开 | 已公开(概念上)<br>FIG. 4b(肋骨顶端掺杂高于侧壁) | 未公开 |
| 特征J:形成高浓度发射层后去除玻璃组成层 | 未公开 | 未公开 | 未公开/相反<br>(D3保留介电层作掩模与钝化膜,Col. 2, lines 28-35) |
| 特征K:低浓度发射层上形成绝缘层 | 已公开<br>Col. 5, lines 36-40; FIG. 1(d) | 已公开<br>Col. 4, lines 40-45; FIG. 6c | 已公开<br>Col. 2, lines 28-35; Col. 5, lines 15-20 |
| 特征L:绝缘层上形成第一电极 | 已公开<br>Col. 5, lines 10-15; FIG. 1(b)-(d) | 已公开<br>Col. 4, lines 45-55; FIG. 6e | 已公开<br>Col. 2, lines 61-67; FIG. 3 |
| 特征M:第一电极延伸穿过绝缘层连接高浓度发射层 | 已公开<br>Col. 5, lines 20-30 | 已公开<br>Col. 4, lines 45-55; FIG. 6e | 已公开<br>Col. 2, lines 61-67; Col. 3, lines 50-60 |
| 特征N~S:背面热扩散形成BSF层、钝化膜及穿过钝化膜的第二电极 | 已公开<br>Col. 6, line 20; Col. 9, Table 1 | 已公开<br>Col. 6, lines 25-45 (GBSF) | 已公开<br>Example 3, Col. 5, lines 30-65; FIG. 5 |
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### 四、 最接近对比文件的选择与创造性分析
#### 1. 最接近对比文件的选择:D3(US6429037B1)
从整体解决的技术问题、技术路线和工艺原理角度分析:
* **D3(US6429037B1)最适合作为最接近的对比文件(Primary Reference)**。
* **理由**:D3与目标专利(CN103390659B)的技术领域完全相同,且核心工艺路线高度契合——二者均采用了“**热扩散形成浅掺杂层 + 表面保留/形成掺杂源介电层(玻璃层)+ 激光局部照射将掺杂剂二次驱动扩散形成高浓度选择性发射极区 + 电极连接高浓度区**”的技术架构,D3(Example 3)同时还公开了背面的热扩散与激光加工BSF及双面电极。
#### 2. 最接近对比文件(D3)未公开的区别特征
以D3为最接近对比文件,权利要求1相对于D3的区别技术特征包括:
1. **区别特征一(核心发明点,特征E, F, G, H, I)**:高浓度发射层由“第一部分”和“第二部分”组成,且第一部分位于两侧的第二部分之间(三段包夹结构),其中第一部分由第一功率的第一激光照射形成,第二部分由第二功率的第二激光照射形成,且第一部分的电阻小于第二部分的电阻($R_{1st} < R_{2nd} < R_{low}$)。
2. **区别特征二(特征J)**:在利用激光形成高浓度发射层之后,将表面残留的玻璃组成层(PSG/BSG)清洗去除,随后另行沉积减反射/绝缘层(特征K)。
#### 3. 区别特征是否被其他对比文件(D1, D2)公开?
* **D1(US6091021A)**:未公开上述区别特征。D1采用的是自对准等离子体回蚀法(Etchback),其高浓度区全由初始整体扩散决定,无激光驱动扩散,更无双功率激光打出的“低电阻芯部 + 中电阻边缘缓冲翼”三段式高浓度区。
* **D2(US6147297A)**:未公开上述区别特征。D2虽然展示了三维角锥/肋骨尖端与侧壁的掺杂浓度差异,但这是通过掩模各向异性腐蚀硅结构实现的,并未给出“利用不同功率的激光束照射热扩散产生的玻璃层来调控高浓度发射层内部电阻分布”的技术教导。
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### 五、 无效请求中最薄弱的技术特征分析
若针对目标专利权利要求1提出专利无效宣告请求,**最薄弱的技术特征(即目标专利权人最坚固的防守特征、无效请求人最难攻破的核心障碍)**为:
> **特征F + 特征G + 特征H + 特征I 的协同组合**:
> 即“利用**第一功率**的第一激光束和**第二功率**的第二激光束分别照射热扩散生成的玻璃组成层,在浅掺杂发射层上原位二次驱动扩散出**由中电阻第二部分包夹低电阻第一部分($R_1 < R_2 < R_{低}$)的三段阶梯式高浓度发射层**”。
#### 难于攻破/无效的深层原因:
1. **巧妙的技术构思与极高的工艺集成度**:目标专利并没有增加复杂的掩模或二次沉积工艺,而是巧妙地利用了热扩散后原位残留的PSG/BSG玻璃层作为掺杂源,仅通过控制激光照射的功率(第一功率与第二功率),就在一道激光工序中精准调控出高浓度区内部的梯度电阻分布。
2. **显著的预期之外的技术效果**:
* 中间的“第一部分”(低电阻)确保了电极中心接触的高导电性;
* 两侧包夹的“第二部分”(中电阻)完美解决了光伏电池生产中最头疼的**印刷/电极对准偏误问题**;
* 同时,第二部分电阻高于第一部分(掺杂相对较低),避免了因过度扩大重掺杂区而引发严重的表面载流子复合。
3. **对比文件组合障碍(缺乏技术教导)**:现有技术(D1-D3)中,D3仅教导了用单一激光功率打出均匀重掺杂线;D1采用掩模回蚀;D2采用物理刻蚀立体结构。没有任何一篇对比文件给出了“为了解决对准误差与复合矛盾,应当采用双功率激光照射玻璃层以打造中电阻缓冲翼包夹低电阻芯部”的技术教导或动机(Motivation)。
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### 六、 进一步的对比文件检索策略建议
为了在后续的无效宣告程序中突破上述最薄弱特征,建议采取以下精准检索策略:
#### 1. 检索主题词与逻辑逻辑表达式(Boolean Logic)
* **核心焦点**:激光掺杂(Laser Doping)、多重功率/能量调节(Multi-power/Variable laser energy)、阶梯/缓冲选择性发射极(Graded/Step-wise selective emitter)。
* **组合检索式示例**:
* `(Solar cell OR photovoltaic)` AND `(selective emitter OR local* dop*)`
* AND `(laser* OR beam)` AND `(power OR energy OR pulse) NEAR5 (different OR second OR two OR variab* OR multi*)`
* AND `(PSG OR BSG OR glass OR dopant layer OR oxide)`
* AND `(buffer OR align* margin OR contact resistance OR step-wise OR graded)`
#### 2. 分类号(IPC/CPC)交叉检索
* `H01L31/0224`(太阳能电池的电极及接触结构)
* `H01L31/068`(具有PN结的太阳能电池)
* `H01L21/225`(利用表面沉积层向半导体基板扩散杂质)
* `H01L21/268`(利用激光束等辐射进行杂质掺杂/热处理)
#### 3. 重点机构与先驱团队追溯(Prior Art Focus)
重点检索在**2012年5月7日(目标专利优先权日)之前**,全球在“激光掺杂选择性发射极(LDSE)”领域的技术先驱与光伏巨头的专利及学术论文(NPL):
* **新南威尔士大学(UNSW)**:Stuart R. Wenham 教授团队(激光掺杂选择性发射极 LDSE 技术的发源地)。
* **德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)**:在激光微加工与选择性发射极领域有大量早期文献。
* **光伏龙头企业早期专利库**:尚德电力(Suntech)、韩华 Q CELLS(Hanwha Q CELLS)、中利腾晖、LG Electronics、Centertherm。
#### 4. 结合非专利文献(NPL)与文献组合路线
* 寻求**主对比文件(D3) + 辅对比文件(NPL/专利)**的组合:
* **主对比文件**:以 **D3 (US6429037B1)** 作为基础,提供“激光照射掺杂源玻璃层形成自对准选择性发射极”的基本框架。
* **辅对比文件**:重点寻找在 2012 年 5 月之前发表的 IEEE PVSC 会议论文、*Solar Energy Materials and Solar Cells* 期刊论文或实用新型/发明专利,只要其公开了“**利用双功率/双光束激光在重掺杂区边缘打出浅过渡区/缓冲区以容忍电极对准误差**”的技术教导,即可与 D3 结合,成功拼凑出完整的技术特征链条,从而彻底击穿目标专利的创造性防线。
作为一名经验丰富的专利代理师,我紧密结合目标专利说明书(授权公告号:CN103390659B)以及各对比文件的文本,对目标专利权利要求1进行深入的技术特征比对、最接近对比文件的筛选、无效突破点分析以及后续检索策略制定。
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### 一、 权利要求1的技术特征与对比文件原文比对分析
结合目标专利说明书,权利要求1保护的是一种“选择性发射极(Selective Emitter)+ 选择性背面场(Selective BSF)”的双面选择性结构太阳能电池制造方法。其中,**正面高浓度发射层(特征E~I)与背面高浓度背面场层(特征320/未细化字母)均采用了“双重浓度/双重电阻”的阶梯过渡结构**:第一区域(高掺杂、低电阻,对应电极正下方)与第二区域(中掺杂、中电阻,对应工艺裕度缓冲区),且第一区域位于两侧的第二区域之间(高电阻区 - 中电阻区 - 低电阻区 - 中电阻区 - 高电阻区)。
以下为权利要求1各技术特征在各对比文件中的公开情况分析与详细出处比对:
#### 1. 对比文件公开情况分析及出处
* **D1:JP2003209271A**(公开号:JP2003209271A,名称:Solar battery and its manufacturing method)
* **公开内容**:D1公开了一种利用高粘度膏体/浆料印刷形成不纯物扩散防止膜(如SiO2)作为掩模,结合气相扩散热处理形成掺杂层,并在特定区域通过电极浆料烧结扩散形成电极及高掺杂区的太阳能电池制造方法。
* **比对结论**:D1公开了半导体基板、通过热扩散形成发射层/背面场层、绝缘层/钝化膜及电极穿过绝缘层/钝化膜电连接等特征。但D1**未公开**通过“激光束照射玻璃组成层(PSG/BSG)”来形成高浓度发射层,也**完全未公开**高浓度发射层中包含具有不同电阻的第一部分和第二部分(阶梯电阻结构)。
* **D2:US6695903B1**(授权公告号:US6695903B1,名称:Dopant pastes for the production of p, p+, and n, n+ regions in semiconductors)
* **公开内容**:D2主要涉及用于在硅片中形成p、p+、n、n+区域的掺杂膏体及掩模膏体,通过丝网印刷掺杂浆料后进行热扩散来形成选择性发射极或BSF。
* **比对结论**:D2公开了利用丝网印刷浆料热扩散形成选择性发射极(p/p+或n/n+)和选择性BSF的一般概念。但D2**未公开**通过“激光照射热扩散产生的玻璃层(PSG/BSG)”进行二次掺杂,**亦未公开**高浓度发射层分为第一部分和第二部分且第一部分电阻小于第二部分(阶梯电阻结构)。
* **D3:JP2006310368A**(公开号:JP2006310368A,名称:Solar cell manufacturing method and solar cell)
* **公开内容**:D3公开了一步气相扩散热处理同时形成高浓度扩散层(涂布扩散浆料区)和低浓度扩散层(气相扩散区)的二段发射极/选择性发射极制造方法;同时也公开了背面选择性BSF的形成。
* **比对结论**:D3公开了选择性发射极和选择性BSF的制造方法。但D3是通过直接印刷含掺杂剂的浆料(第一涂布剂)结合气相扩散来形成高/低浓度层,**并非**通过“激光束照射热扩散形成的玻璃组成层”来形成高浓度发射层,且其高浓度层为单一浓度区,**未公开**高浓度发射层内部再划分出不同电阻的第一部分和第二部分。
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#### 2. 特征比对表格(Feature Comparison Table)
| 权利要求1技术特征 | D1(JP2003209271A)公开情况及详细出处 | D2(US6695903B1)公开情况及详细出处 | D3(JP2006310368A)公开情况及详细出处 | 比对结论 |
| 特征A:在半导体基板的正面处形成具有第一电阻的低浓度发射层 | 实质公开:说明书[0018]、图1(b)(气相扩散形成n型不纯物层4) | 实质公开:说明书第3栏第50-60行(说明气相或浆料扩散形成n/p区域) | 实质公开:说明书[0021]、图3(a)(气相扩散形成低浓度发射层3) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征B:使所述低浓度发射层具有与所述半导体基板的导电类型相反的第一导电类型 | 实质公开:说明书[0018](p型硅基板1上形成n型不纯物层4) | 实质公开:说明书第1栏第10-15行(在Si基板上形成相反导电型区域) | 实质公开:说明书[0018]、[0021](p型基板1表面形成n型低浓度发射层3) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征C:通过热扩散工艺形成所述低浓度发射层 | 实质公开:说明书[0018](气相热扩散) | 实质公开:说明书第3栏第55-60行(受控热扩散) | 实质公开:说明书[0021](POCl3气相扩散热处理) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征D:形成具有比所述第一电阻低的第二电阻的高浓度发射层 | 实质公开:说明书[0029]、图4(a)(b)(形成低电阻的第2的n型扩散层8/高浓度层) | 实质公开:说明书第1栏第30-35行、第3栏第1-10行(形成低电阻高掺杂n+或p+区) | 实质公开:说明书[0021]、图3(a)(形成高浓度发射层2,导电率高于低浓度层3) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征E:所述高浓度发射层具有第一部分和第二部分 | 未公开(仅公开单一浓度的电极下方高掺杂区) | 未公开(仅公开标准的n+/p+高掺杂区) | 未公开(高浓度层2为单一均匀掺杂区) | D1、D2、D3均未公开 |
| 特征F:所述第一部分通过具有第一功率的第一激光束照射在所述低浓度发射层上的玻璃组成层来形成 | 未公开(D1利用浆料烧结或气相扩散,无激光照射PSG/BSG) | 未公开(D2利用浆料印刷热扩散,无激光处理) | 未公开(D3利用印刷浆料+气相热扩散,无激光处理) | D1、D2、D3均未公开 |
| 特征G:所述第二部分通过具有第二功率的第二激光束照射在所述低浓度发射层上的所述玻璃组成层来形成 | 未公开 | 未公开 | 未公开 | D1、D2、D3均未公开 |
| 特征H:所述第一部分位于所述第二部分之间 | 未公开 | 未公开 | 未公开 | D1、D2、D3均未公开 |
| 特征I:所述第一部分的电阻小于所述第二部分的电阻 | 未公开 | 未公开 | 未公开 | D1、D2、D3均未公开 |
| 特征J:在形成所述高浓度发射层之后,去除所述玻璃组成层 | 实质公开:说明书[0019](用氢氟酸去除不纯物扩散防止膜/玻璃) | 实质公开:说明书第3栏第60-65行(扩散后用HF处理去除PSG/BSG玻璃) | 实质公开:说明书[0023](用氢氟酸蚀刻去除表面形成的磷玻璃) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征K:在所述低浓度发射层上形成绝缘层 | 实质公开:说明书[0046](形成热酸化膜/钝化膜41) | 实质公开:说明书第3栏第30-35行(形成遮蔽/保护层) | 实质公开:说明书[0023](形成SiN等反射防止膜/钝化膜4) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征L:在所述绝缘层上形成第一电极 | 实质公开:说明书[0029]、图3(b)(形成Ag电极7) | 实质公开:说明书第1栏第40-45行(形成金属电极) | 实质公开:说明书[0024](印刷形成正面Ag电极7) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征M:所述第一电极的每一个延伸穿过在所述半导体基板的正面处的所述绝缘层,以电连接到所述高浓度发射层 | 实质公开:说明书[0029](烧穿或开口电连接高浓度区) | 实质公开:说明书第1栏第40-45行(电极接触高掺杂区) | 实质公开:说明书[0025](烧成形成电极并贯穿覆盖层与高浓度层接触) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征N:在所述半导体基板的背面处形成背面场层 | 实质公开:说明书[0019]、图1(d)(背面形成p型不纯物层/BSF层6) | 实质公开:说明书第1栏第25-35行(在背面形成BSF层) | 实质公开:说明书[0025]、[0029]、图1(背面形成BSF层5) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征O:使所述背面场层具有与所述半导体基板的导电类型相同的导电类型 | 实质公开:说明书[0019](p型基板配p型不纯物层6) | 实质公开:说明书第1栏第25-30行(硅片背面p++掺杂形成BSF) | 实质公开:说明书[0025](p型基板背面形成p+ BSF层5) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征P:通过热扩散工艺形成所述背面场层 | 实质公开:说明书[0019](烧结/热扩散形成) | 实质公开:说明书第3栏第55-60行(热扩散形成) | 实质公开:说明书[0030](热扩散形成BSF层) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征Q:在所述背面场层上形成钝化膜 | 实质公开:说明书[0046]、图6(a)(背面形成钝化膜41) | 实质公开:说明书第3栏第30-35行(形成保护/钝化层) | 实质公开:说明书[0031]、图6(a)(背面形成钝化膜11) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征R:在所述钝化膜上形成第二电极 | 实质公开:说明书[0019]、图1(d)(形成铝电极5) | 实质公开:说明书第1栏第40-45行(形成背面金属电极) | 实质公开:说明书[0025]、[0032](形成背面电极) | D1、D2、D3均公开 |
| 特征S:所述第二电极的每一个延伸穿过在所述半导体基板的背面处的所述钝化膜,以电连接到所述背面场层 | 实质公开:说明书[0049]、图6(d)(电极穿过钝化膜连接不纯物层) | 实质公开:说明书第1栏第40-45行(电极与背场层欧姆接触) | 实质公开:说明书[0025]、[0032](烧穿/开口电连接BSF层) | D1、D2、D3均公开 |
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### 二、 最接近对比文件的选择(基于整体技术问题与技术效果)
#### 1. 目标专利要解决的技术问题与技术效果
* **技术问题**:在选择性发射极/选择性BSF结构中,高浓度掺杂区由于与电极对准时存在工艺偏差(对准误差),若高浓度区宽度与电极相同,容易对不准导致接触电阻大;若增宽高浓度区作为工艺裕度,增宽的高掺杂区域又会引起严重的表面复合,导致开路电压($V_{oc}$)和短路电流($J_{sc}$)下降,电池效率降低(目标专利说明书[0003]、[0045])。
* **技术效果**:通过将高浓度区划分为“低电阻的第一区域(中间区)”和“中电阻的第二区域(两侧缓冲区)”,使得即使存在电极印刷位移,也能保证电极接触低电阻区,同时将两侧工艺裕度区的掺杂浓度降低,显著减少表面复合,实现电池转换效率的最大化,同时简化激光掺杂工艺(目标专利说明书[0006]、[0046]-[0047])。
#### 2. 对比文件评估与选择
* **D3(JP2006310368A)**:
* **技术领域与架构最契合**:D3同样致力于解决选择性发射极(双段发射极)制造工艺繁琐、成本高以及表面复合大的问题。D3的技术方案涉及**一步气相扩散热处理同时形成高浓度和低浓度发射层**,且同时涉及双面选择性结构(正面选择性发射极+背面选择性BSF,见D3图1及图6)。D3的技术领域、整体技术架构(双面选择性结构+热扩散组合)与目标专利最为接近。
* **D1(JP2003209271A)**:
* 主要解决传统热氧化掩模导致少子寿命下降的问题,虽然也揭示了选择性掺杂和双面电极结构,但其高浓度区的形成依赖于浆料印刷和电极烧结,技术路线与激光掺杂有一定差异。
**分析结论**:
在创造性分析中,**对比文件 D3(JP2006310368A)最适合作为最接近的对比文件**。
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### 三、 区别技术特征与无效请求中最薄弱的技术特征分析
#### 1. 目标专利相对于最接近对比文件(D3)的区别技术特征
将权利要求1与D3进行对比,主要区别特征在于:
1. **高浓度层的阶梯电阻结构(特征E、H、I)**:目标专利的高浓度发射层包含第一部分和第二部分,第一部分位于两侧第二部分之间,且第一部分的电阻小于第二部分的电阻(即低电阻区被中电阻区包围,用于缓冲对准误差)。D3的高浓度层(高浓度发射层2)为单一浓度的各向同性掺杂区。
2. **激光诱导玻璃层掺杂的具体工艺(特征F、G)**:目标专利利用热扩散过程中原位生成的玻璃组成层(PSG/BSG),通过**第一功率的第一激光束**照射形成第一部分,通过**第二功率的第二激光束**照射形成第二部分。D3则是通过“先印刷含掺杂剂的浆料,再进行气相热扩散”来形成高/低浓度层。
#### 2. 无效请求中最薄弱的技术特征(突破口)分析
在对目标专利提出无效宣告请求时,**最薄弱的技术特征在于“特征F与特征G”(即利用不同功率的激光束照射热扩散形成的PSG/BSG玻璃层进行二次选择性掺杂)**。
**分析理由如下**:
1. **“激光掺杂(Laser Doping / Laser Chemical Processing)利用PSG/BSG作为源”属于本领域的公知常识/现有技术**:在2012年(目标专利优先权日)之前,利用热扩散后硅片表面残留的PSG(磷硅玻璃)或BSG(硼硅玻璃)作为掺杂源,使用激光局部加热熔融硅表面使玻璃中的杂质进一步扩散入硅基体形成$n^+$或$p^+$选择性发射极(即激光驱动重掺杂,Laser-doped Selective Emitter),早已是光伏领域的成熟公知技术(例如常见的SE电池激光掺杂工艺)。
2. **“通过调整激光功率控制掺杂浓度/电阻”属于本领域技术人员的显而易见的技术手段**:本领域技术人员已知,激光能量密度(功率/频率)直接决定了局部硅熔池的深度和持续时间,从而决定了PSG中掺杂元素的扩散深度和表面浓度(即功率越高,掺杂越深/浓度越高,电阻越低)。为了在同一表面形成不同电阻的区域,使用不同功率/能量的激光束(或双激光头/二次扫描)进行照射,是本领域技术人员无需付出创造性劳动就能想到的技术选择。
3. **阶梯电阻(第一部分电阻小于第二部分)的技术动机非常直观**:在选择性发射极技术中,为了解决电极印刷网秀对准误差(Alignment Tolerance),将电极边缘的高掺杂区改为中掺杂以降低复合,是光伏器件物理中非常自然的技术演进(梯度掺杂/缓冲层概念)。
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### 四、 进一步的对比文件检索策略(Search Strategy)
为了成功无效目标专利权利要求1(尤其是击破上述区别特征E~I),建议采用以下针对性的检索策略:
#### 1. 检索要素表达(Search Concepts & Keywords)
* **主题/核心技术(Concept 1: 激光掺杂与玻璃源)**:
* 中文:激光掺杂、激光驱动、激光照射、磷硅玻璃、PSG、硼硅玻璃、BSG、玻璃层、选择性发射极、选择性重掺杂
* 英文:Laser doping, Laser doped, Laser chemical processing, LCP, PSG, BSG, phosphosilicate glass, borosilicate glass, dopant glass layer, selective emitter
* **特征/改良点(Concept 2: 多重功率/阶梯电阻/缓冲区/对准裕度)**:
* 中文:多段功率、不同功率、梯度电阻、阶梯电阻、第一功率、第二功率、缓冲区、对准误差、工艺裕度、对准偏差
* 英文:Gradient doping, variable power, multi-power, dual power, laser power, misalignment, tolerance, buffer zone, stepped sheet resistance, lower resistance, intermediate doping
* **分类号(IPC / CPC)**:
* `H01L31/06` 或 `H01L31/18`(太阳电池及其制造)
* `H01L31/0224`(电极结构)
* `H01L21/227` / `H01L21/268`(利用激光/电磁辐射的扩散与掺杂)
#### 2. 结合对比文件的组合无效策略(Combination Attack Strategy)
* **路线 1(D3 + 激光掺杂公知常识/补充对比文件 D4)**:
* **主对比文件(D3)**:公开了双面选择性结构(选择性发射极+选择性BSF)的基本构型及一步热扩散方法(公开了特征A-D, J-S)。
* **补充对比文件(D4,重点检索方向)**:检索在优先权日(2012年5月7日)前公开的、关于**“利用不同激光功率照射PSG/BSG形成具有电阻梯度的选择性发射极区”**的专利或非专利文献(如Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) 或 IEEE 论文)。结合D3与D4,证明本领域技术人员有动机在D3的选择性发射极结构中引入D4的激光梯度掺杂技术,以解决电极对准误差带来的表面复合问题。
* **路线 2(激光掺杂主对比文件 D5 + D3)**:
* **主对比文件(D5)**:寻找一份以“利用激光照射PSG形成选择性发射极”为核心的对比文件(如2008-2011年间SunPower、Bosch Solar、Fraunhofer ISE或天合光能/阿特斯的激光掺杂专利),若该文献中提到了激光边缘功率衰减形成缓变掺杂区,或使用二次激光照射形成阶梯电阻。
* **结合D3**:结合D3的双面结构(特征N-S),实现对权利要求1整体方案的系统性击退。
<FollowUp label="是否需要我针对‘激光照射PSG形成阶梯掺杂/电阻’补充具体的IPC分类号组合或草拟无效宣告理由书文本?" query="请针对特征F与特征G(激光照射PSG形成阶梯电阻),提供具体的IPC分类号组合及无效宣告理由书的论证逻辑草稿。"/>
作为一名经验丰富的专利代理师,我将紧密结合**目标专利说明书(CN103390659B)**的教导对目标专利权利要求1进行法律与技术层面的拆解,并对照三份对比文件(D1: JP2007266327A、D2: US20090020156A1、D3: US20090260684A1)的原文进行严谨的特征比对、创造性(最接近对比文件选择)分析及无效检索策略制定。
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### 一、 基于目标专利说明书对权利要求1的解读与特征拆解
目标专利说明书(CN103390659B)的核心发明构思在于:为了解决选择性发射极/背场在电极对接时由于对准误差(工艺误差)导致接触电阻增大或表面复合严重的问题,提出将高浓度掺杂部分(高浓度发射层)细分为**“具有第一电阻(较低)的第一区域”**和**“具有比第一电阻高的第二电阻(但低于低浓度部分)的第二区域”**,且使第一区域位于第二区域之间(即第二区域作为工艺裕度缓冲带)[说明书 [0006], [0045]-[0048]]。
结合说明书图3a-3k及对应文字,权利要求1的方法步骤拆解如下:
| 特征编号 | 权利要求1技术特征拆解 | 说明书对应教导/含义解释(CN103390659B) |
| A | 在半导体基板的正面处形成具有第一电阻的低浓度发射层 | 基板10正面形成正面低浓度掺杂部分210[0027],[0056]。 |
| B | 使所述低浓度发射层具有与所述半导体基板的导电类型相反的第一导电类型 | 如p型基板形成n型发射层形成pn结[0024],[0026]。 |
| C | 通过热扩散工艺形成所述低浓度发射层 | 利用POCl3等气态化合物进行热扩散[0056](在此过程中不可避免地在表面生成PSG等玻璃组成层212)。 |
| D | 形成具有比所述第一电阻低的第二电阻的高浓度发射层 | 形成高浓度掺杂部分220[0027],[0057]。(注:权1文本中此处第一/第二电阻的表述逻辑:高浓度发射层整体电阻低于低浓度发射层)。 |
| E | 所述高浓度发射层具有第一部分和第二部分 | 高浓度部分220细分为第一区域222和第二区域224[0029],[0043]。 |
| F | 所述第一部分通过具有第一功率的第一激光束照射在所述低浓度发射层上的玻璃组成层来形成 | 利用相对高功率的第一激光束照射PSG层212,使杂质高浓度热扩散推进[0059]-[0060]。 |
| G | 所述第二部分通过具有第二功率的第二激光束照射在所述低浓度发射层上的所述玻璃组成层来形成 | 利用相对低功率的第二激光束照射PSG层212,使杂质以较低浓度热扩散推进[0059]-[0060]。 |
| H | 所述第一部分位于所述第二部分之间 | 第一区域222两侧布置第二区域224,应对电极对准误差[0046],[0048]。 |
| I | 所述第一部分的电阻小于所述第二部分的电阻 | 第一功率高于第二功率,故第一区域掺杂更高、电阻更小(如30-40 Ω/□ vs 80-90 Ω/□)[0051],[0059]。 |
| J | 在形成所述高浓度发射层之后,去除所述玻璃组成层 | 激光推进后,用酸蚀剂(如HF)洗去PSG层212[0063]。 |
| K | 在所述低浓度发射层上形成绝缘层 | 形成减反射膜/钝化膜22(如SiNx)[0033],[0064]。 |
| L | 在所述绝缘层上形成第一电极 | 形成指状/总线正面电极24[0034],[0075]。 |
| M | 所述第一电极的每一个延伸穿过在所述半导体基板的正面处的所述绝缘层,以电连接到所述高浓度发射层 | 通过烧穿(Fire-through)或开口工艺使第一电极穿过绝缘层接触高浓度部分220[0034],[0076]-[0077]。 |
| N | 在所述半导体基板的背面处形成背面场层 | 形成BSF层30[0035],[0065]。 |
| O | 使所述背面场层具有与所述半导体基板的导电类型相同的导电类型 | 如p型基板配p+型背面场层[0035]。 |
| P | 通过热扩散工艺形成所述背面场层 | 背面低浓度热扩散(如形成BSG)或铝热扩散[0066]-[0067]。 |
| Q | 在所述背面场层上形成钝化膜 | 背面形成钝化膜32[0040],[0074]。 |
| R | 在所述钝化膜上形成第二电极 | 背面形成第二电极34[0042],[0075]。 |
| S | 所述第二电极的每一个延伸穿过在所述半导体基板的背面处的所述钝化膜,以电连接到所述背面场层 | 第二电极烧穿或穿过开口连接BSF层[0043],[0076]-[0077]。 |
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### 二、 对比文件技术特征比对表格
以下针对三份对比文件(D1: JP2007266327A、D2: US20090020156A1、D3: US20090260684A1)原文进行逐项比对(“✓”表示明确公开或实质公开,“✗”表示未公开)。
| 权利要求1技术特征 | D1 (JP2007266327A) | D2 (US20090020156A1) | D3 (US20090260684A1) |
| A (正面低浓度发射层) | ✓ [[2]] | ✓ [[0051]] | ✓ [[0071]] |
| B (相反导电类型) | ✓ [[2]] | ✓ [[0051]] | ✓ [[0070]] |
| C (热扩散形成低浓度层) | ✓ [[2]] | ✓ [[0051]] | ✓ [[0071]] |
| D (形成低电阻高浓度发射层) | ✗ (仅为常规n型扩散) | ✓ [[0051]] | ✓ [[0087]] |
| E (高浓度层具第一、第二部分) | ✗ | ✗ (仅单阶高浓度) | ✗ (高浓度层无阶梯梯度分布) |
| F (第一功率激光照射玻璃层形成第一部分) | ✗ | ✗ | ✗ (激光仅用于单阶推掺) |
| G (第二功率激光照射玻璃层形成第二部分) | ✗ | ✗ | ✗ |
| H (第一部分位于第二部分之间) | ✗ | ✗ | ✗ |
| I (第一部分电阻小于第二部分) | ✗ | ✗ | ✗ |
| J (去除玻璃组成层) | ✓ (隐式公开/常规步骤) | ✓ [[0055]] | ✓ [[0088]] |
| K (正面绝缘层/减反射膜) | ✓ [[2]] | ✓ [[0055]] | ✓ [[0051]],[[0090]] |
| L (形成第一电极) | ✓ [[2]] | ✓ [[0056]] | ✓ [[0092]] |
| M (第一电极穿过绝缘层连接高浓度层) | ✓ [[2]] | ✓ [[0057]] | ✓ [[0093]] |
| N (背面形成背面场层) | ✓ [[2]] | ✓ [[0057]],[[0074]] | ✓ [[0060]],[[0094]] |
| O (背面场层同导电类型) | ✓ [[2]] | ✓ [[0057]] | ✓ [[0060]] |
| P (热扩散形成背面场层) | ✓ [[2]] | ✓ [[0057]] | ✓ [[0094]] |
| Q (背面钝化膜) | ✗ (未公开背面钝化) | ✓ [[0082]] (Sample A/B) | ✓ (提及钝化/绝缘) |
| R (形成第二电极) | ✓ [[2]] | ✓ [[0057]],[[0083]] | ✓ [[0058]],[[0092]] |
| S (第二电极穿过钝化膜连接背面场层) | ✓ [[2]] | ✓ [[0083]] | ✓ [[0093]] |
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### 三、 对比文件原文详细出处分析(公开特征与未公开特征)
#### 1. D1:JP2007266327A(发明专利,公开日:2007-10-11)
* **技术领域**:主要关注铝膏烧结形成背面电极时,如何通过改变铝电极层(第一电极层与第二电极层)的气孔率或陶瓷粒子含量来减轻薄型半导体基板的弯曲(反り)问题[[2]]。
* **公开的技术特征**:
* **A, B, C**:公开了在p型硅基板表面扩散n型不纯物形成逆导电型扩散领域(发射层),利用热扩散工艺[[2]]。
* **J, K, L, M**:公开了在受光面形成SiN或TiO2减反射膜,并丝网印刷银膏烧成表面电极(指状/总线电极),穿过减反射膜接触发射层[[2]]。
* **N, O, P, R, S**:公开了利用含铝膏在背面烧成形成高浓度p型背面电界领域(BSF层)及集电电极[[2]]。
* **未公开的技术特征**:
* **D, E, F, G, H, I**:D1完全**未提及**选择性发射极(Selective Emitter),更未公开利用激光照射玻璃层(PSG)形成具有第一/第二不同功率、不同电阻梯度的双重高浓度部分(特征E-I)。
* **Q**:D1没有在背面形成独立的“钝化膜”并使第二电极穿过钝化膜。
#### 2. D2:US20090020156A1(发明申请,公开日:2009-01-22)
* **技术领域**:公开了一种兼顾低成本与高效率的选择性发射极(Two-stage emitter)太阳能电池制造方法[[0016]-[0018]]。
* **公开的技术特征**:
* **A, B, C, D, J, K, L, M**:公开了在p型基板[[0049]]上印刷含磷扩散膏[[0051]],在退火炉中通入POCl3气源进行气相热扩散[[0051]],同时在印刷区形成高浓度发射层[[0051]](特征D),非印刷区通过气相扩散形成低浓度发射层[[0051]](特征A, B, C);之后用氢氟酸蚀刻去玻璃层[[0055]](特征J);沉积SiNx钝化/减反射膜[[0055]](特征K);印刷金属电极并烧结穿过钝化膜电连接高浓度发射层[[0056]-[0057]](特征L, M)。
* **N, O, P, Q, R, S**:在图6及实施例[[0073]-[0084]]中,公开了在背面形成局部/整体BSF层[[0074]],沉积背面钝化膜11[[0082]],背电极穿过钝化膜连接BSF层[[0083]]。
* **未公开的技术特征**:
* **E, F, G, H, I**:D2是通过“浆料印刷+气相热扩散”一次性形成高/低两阶发射极[[0051]],其高浓度发射层是均一浓度的单阶区域,**完全没有涉及使用激光束(更不用说第一/第二不同功率的激光束)照射玻璃层**来诱导二次掺杂形成具有“第一部分夹在第二部分之间且电阻不同”的复合高浓度结构。
#### 3. D3:US20090260684A1(发明申请,公开日:2009-10-22)
* **技术领域**:公开了利用激光选择性加热(退火)热扩散生成的PSG玻璃层,使PSG中的杂质二次扩散入基板以形成选择性发射极(高浓度掺杂区)的方法[[0008],[0014],[0087]-[0088]]。
* **公开的技术特征**:
* **A, B, C, D, J, K, L, M**:公开了在p型基板[[0067]]热扩散POCl3形成低浓度发射层和PSG玻璃层[[0071]](特征A-C);利用激光束L照射电极预定位置处的PSG层,将PSG中的磷元素推进扩散形成高浓度(低电阻/大深度)的第二发射极部分(高浓度发射层)[[0087]-[0088]](特征D);洗去PSG[[0088]](特征J);形成SiNx减反射膜[[0090]](特征K);形成正面电极(栅线与总线)穿穿过绝缘层接触高浓度发射极[[0092]-[0093]](特征L-M)。
* **N, O, P, Q, R, S**:公开了在背面形成Al-BSF层及背面电极[[0060],[0094]]。
* **未公开的技术特征**:
* **E, F, G, H, I**:D3虽然公开了“激光照射PSG层形成高浓度发射极”,但其教导的激光扫描是**单次/单一能量密度的扫描**(能量密度控制在0.3-1.2 J/cm²,[[0080]]),形成的高浓度发射区(第二发射极部分302b)在电阻和深度上是**单一均匀分布的**。D3**未公开**通过“第一功率的第一激光束”和“第二功率的第二激光束”分别照射形成“电阻较小的第一部分”和“电阻较高的第二部分”,更**未公开**“第一部分位于第二部分之间”(阶梯状/缓冲状选择性发射极高浓度区)的技术方案。
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### 四、 最接近对比文件的选择分析
在创造性评估中,确定最接近的对比文件需综合考量:**技术领域、所解决的技术问题、技术效果以及公开的技术特征数量**。
#### 核心候选对比文件分析:
1. **D3 (US20090260684A1)**:
* **技术领域与手段**:与目标专利完全相同,均属于利用**“热扩散生成PSG玻璃层 + 激光选择性照射PSG层诱导二次推进扩散”**来制造选择性发射极太阳能电池的方法。
* **公开特征覆盖度**:公开了权利要求1中除“高浓度层细分为不同激光功率形成的第一/第二部分且具有特定空间位置(H)与电阻关系(I)”之外的**绝大部分技术特征**(公开了A-D, J-S)。
* **解决的问题**:解决了传统选择性发射极需要多次掩膜/扩散工艺复杂的缺陷。
2. **D2 (US20090020156A1)**:
* **技术领域**:选择性发射极太阳能电池制造。
* **公开特征覆盖度**:公开了采用印刷浆料+气相扩散法形成高低浓度区,同样公开了A-D, J-S。
* **缺陷**:其形成高浓度区的方式为化学浆料印刷,不涉及激光掺杂(Laser Doping),与目标专利利用激光功率调控PSG退火的工艺路线相去甚远。
#### 结论:
* **最接近对比文件为:D3 (US20090260684A1)**。
* (若从背面钝化/PERC结构技术路线补充,D2亦可作为备选的最接近对比文件,但综合工艺路径,D3是**唯一最接近的对比文件**)。
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### 五、 未被最接近对比文件(D3)公开的技术特征及其在其他对比文件中的公开情况
#### 未被D3公开的特征组合(区别技术特征):
即特征 **E, F, G, H, I** 的集合:
> 高浓度发射层包含由第一功率激光照射形成的第一部分(第一电阻)和由第二功率激光照射形成的第二部分(第二电阻),且**第一部分位于第二部分之间**,**第一部分的电阻小于第二部分的电阻**(即高浓度区呈现“中间低阻、两侧中阻/缓冲阻”的梯级结构)。
#### 其他对比文件(D1, D2)对该区别特征的公开情况:
* **D1 (JP2007266327A)**:完全未公开。D1侧重于背面铝电极的物理孔隙率/陶瓷颗粒配置,不涉及选择性发射极的激光掺杂。
* **D2 (US20090020156A1)**:完全未公开。D2的高浓度区是由印刷浆料决定的单阶阶梯掺杂。
**结论**:检索到的对比文件D1、D2、D3**均未公开**特征E, F, G, H, I及其组合。
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### 六、 无效宣告请求中最薄弱的技术特征分析与攻击路径
在对目标专利权利要求1进行法律稳定性评估时,**最薄弱的技术特征**往往是那些**“仅属于常规参数选择”、“属于本领域技术人员为了解决公知问题(如对准公差)自然而然会联想到的公知常识/设计变更”**的特征。
#### 1. 最薄弱特征判定:
权利要求1中最薄弱的特征为:**特征H(第一部分位于第二部分之间)与特征I(第一部分的电阻小于第二部分的电阻)**。
#### 2. 薄弱原因分析(代理师视角的攻击逻辑):
1. **工艺公差(Overhang/Tolerance)是本领域公知常识**:在太阳能电池丝网印刷电极时,印刷对准误差(Alignment error)通常在 ±10 μm 到 ±30 μm 之间。如果高浓度掺杂区(低阻区)宽度刚好等于电极宽度,一旦对偏,电极就会压在低浓度(高阻)区上导致接触电阻飙升;若高浓度区过宽,又会增加复合。
2. **梯级掺杂/缓冲区的显而易见性**:为了兼顾对准公差与降低复合,在主接触区(第一部分,低阻)两侧设置过渡区(第二部分,中阻/比低浓度区高但比第一部分低),本质上是一种**“防止电极对偏漏出低浓度区”的公差缓冲带设计**。
3. **激光功率控制属于常规手段**:D3已经教导了利用激光照射PSG实现热推进掺杂,且激光功率直接决定了掺杂深度和电阻(功率越大,电阻越低)。本领域技术人员在D3的基础上,只需调整激光扫描的能量分布(例如采用高斯光束的边缘衰减,或者对边缘进行二次低功率扫描),即可天然或有意识地形成“中间功率高(低阻)、两侧功率低(中阻)”的分布。
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### 七、 进一步的对比文件检索策略(Search Strategy)
由于现有的D1-D3未能完全下掉特征E-I(即带有缓冲梯度的双功率激光掺杂高浓度发射极),若要成功无效权利要求1,必须补充检索能够**公开“阶梯状/两侧带有过渡区(缓冲区)的选择性发射极”或“多重/不同功率激光扫描PSG形成梯度掺杂”**的对比文件(D4)。
针对性的检索策略如下:
#### 1. 扩展检索关键词(Keywords)
* **发射层/高浓度区梯级结构**:
* `Selective Emitter` / `Two-stage emitter` / `Graded emitter` / `Stepped emitter` / `Buffer region` / `Alignment margin` / `Tolerance`
* 选择性发射极 / 阶梯发射极 / 梯度发射极 / 缓冲区 / 对准裕度 / 工艺误差
* **激光掺杂/双功率/多道扫描**:
* `Laser doping` / `Laser chemical processing` / `PSG` / `Phosphosilicate glass` / `Laser power` / `Double pulse` / `Multiple pass` / `Power gradient`
* 激光掺杂 / 激光推进 / 磷硅玻璃 / 激光功率 / 双功率 / 梯度掺杂
#### 2. IPC/CPC分类号精准锁定
* **H01L31/068**:适配于有PN结的太阳能电池(特别关注具有选择性发射极或背面场结构的器件)。
* **H01L31/18**:专门用于制造或处理半导体/太阳能电池光敏器件的方法(重点关注激光掺杂/热扩散工艺)。
* **H01L21/225**:从固态/玻璃态源(如PSG)进行扩散掺杂的工艺。
#### 3. 核心专利族与补充对比文件方向(优先排查领域内巨头)
* **重点关注企业/机构**:韩国应用材料(Applied Materials)、韩华(Hanwha Q CELLS)、新南威尔士大学(UNSW,激光掺杂技术鼻祖Suntech/BP Solar专利族)、LG电子(LG Electronics - 本目标专利的同源竞争对手)、Fraunhofer ISE。
* **时间窗口限制**:检索优先权日(**2012年5月7日**)之前公开的专利或非专利文献(NPL)。
#### 4. 结合非专利文献(NPL)检索
激光掺杂领域的高校论文通常早于专利公开。重点检索:
* *Progress in Photovoltaics: Research and Applications*
* *IEEE Journal of Photovoltaics* / *Solar Energy Materials and Solar Cells*
* 关键检索主题词:`Laser doped selective emitter with alignment margin` OR `Double laser pulse for graded emitter profile`。
### 权利要求技术特征与目标专利说明书对应关系分析
基于目标专利(授权公告号:**CN103390659B**)的说明书及附图,对权利要求1的技术特征分析如下:
* **技术特征A(正面低浓度发射层)**:对应说明书[0027]及图1的“正面低浓度掺杂部分210”,其具有高电阻且位于光入射区域。
* **技术特征B(相反导电类型)**:对应说明书[0024]及[0026],基板10为第一导电类型(p型),发射层20为第二导电类型(n型),构成pn结。
* **技术特征C(热扩散形成低浓度层)**:对应说明书[0056]及图3b,采用热扩散工艺在受热状态下将杂质气体(如包含P的化合物)扩散入基板形成低浓度掺杂部分210。
* **技术特征D、E、I(高浓度发射层及其双区电阻关系)**:对应说明书[0027]、[0029]、[0043]~[0047]及图1,高浓度掺杂部分220包括第一区域222(第一电阻)和第二区域224(第二电阻)。第一区域222的电阻(30~70 Ω/sq)小于第二区域224的电阻(80~90 Ω/sq),且两者电阻均低于低浓度部分210(≥100 Ω/sq)。
* **技术特征F、G、H(激光功率调控与双区位置关系)**:对应说明书[0057]~[0061]及图3c、图3d、图1。第一部分222通过较高功率的第一激光束照射玻璃组成层212(PSG)形成,第二部分224通过较低功率的第二激光束照射形成;第一部分222位于两侧的第二部分224之间(图1中224分布在222的相对侧)。
* **技术特征J(去除玻璃组成层)**:对应说明书[0063]及图3e,采用氢氟酸或盐酸等酸蚀剂去除PSG玻璃层212。
* **技术特征K、L、M(绝缘层及延伸穿过的正面第一电极)**:对应说明书[0030]~[0034]、[0076]~[0077]及图1、图3f、图3k,减反射膜/绝缘层22形成在发射层上,第一电极24通过烧穿或刻蚀开口延伸穿过绝缘层22以电连接到高浓度发射层。
* **技术特征N、O、P(相同导电类型的背面热扩散背面场层)**:对应说明书[0035]~[0037]、[0066]~[0067]及图3g,基板背面形成与基板相同导电类型(p型)的背面场层30(如掺杂硼),通过热扩散工艺形成。
* **技术特征Q、R、S(钝化膜及延伸穿过的背面第二电极)**:对应说明书[0039]~[0042]、[0074]~[0077]及图1、图3j、图3k,背面形成钝化膜32,第二电极34延伸穿过钝化膜32电连接至背面场层30。
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### 对比文件特征比对分析
#### 对比文件基本信息
1. **D1**:`US7615393B1`(发明授权,公开日:2009-11-10)
2. **D2**:`US20090288704A1`(发明申请,公开日:2009-11-26)
3. **D3**:`CN101884115A`(发明公开,公开日:2010-11-10)
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#### 1. 各对比文件公开特征详细出处及比对表
* **D1(US7615393B1)**:
* **毫无异议公开(完全公开)**:技术特征A、B、C、D、J、K、L、M。
* *出处及原文*:[0039]-[0042]、图1C-1E。D1公开了在p型基板102上,先沉积掺杂纳米颗粒100,再通入包含$POCl_3$、$O_2$、$N_2$的工艺气体101进行热扩散,在基板表面形成低浓度掺杂区104(A、B、C)及高浓度掺杂区112b(D)。热扩散同时生成PSG玻璃层106,后续利用湿法HF去除PSG层106(J)。图4及[0071]-[0073]公开了在正面形成$SiO_2$ 406与$SiN_x$ 404构成的减反射/绝缘层(K),以及金属电极402穿过绝缘层连接高掺杂区414(L、M)。
* **实质公开/隐性公开**:技术特征N、O、P。
* *出处及原文*:[0037]-[0038]、[0050]~[0055]、图1B、图2B、图2F。公开了在背面形成与基板相同导电类型的铝背场或硼掺杂高浓度/低浓度背场(N、O),热扩散驱动硼原子扩散形成背场区222b(P)。
* **未公开**:技术特征E、F、G、H、I、Q、R、S(未涉及双功率激光选择性退火形成分段电阻高浓度层,也未在背部明确设置钝化膜及穿透钝化膜的第二电极)。
* **D2(US20090288704A1)**:
* **毫无异议公开**:技术特征A、B、D、K、L、M。
* *出处及原文*:[0030]-[0034]、[0035]-[0041]、图3、图5、图6B。公开了在基板502上形成浅掺杂发射极504(A、B),形成钝化/绝缘氧化层506并刻蚀接触孔(K),在接触孔处形成多晶硅/掺杂高浓度区及电极510(D、L、M)。
* **未公开**:技术特征C、F、G、H、I、J、N、O、P、Q、R、S(采用多晶硅沉积与DPN氮化工艺,未采用玻璃层激光功率调控双区电阻及双面热扩散+双面穿透钝化膜结构)。
* **D3(CN101884115A)**:
* **毫无异议公开**:技术特征A、B、C、D、J、K、L、M、N、O、P。
* *出处及原文*:说明书[0051]-[0063]、[0074]-[0082]、图1、图2、图4-图9。D3公开了在p型基板301上在扩散炉中通入$POCl_3$和$O_2$热扩散形成第一发射极部分302a(低浓度)及PSG绝缘层303(A、B、C)。利用激光照射退火使PSG中的杂质进一步扩散,形成第二发射极部分302b(高浓度,电阻较小)(D)。激光退火后用HF湿法刻蚀去除PSG绝缘层303(J)。在发射极上形成氮化硅防反射层304(K),前电极指电极305a烧穿防反射层与高浓度第二发射极部分302b实现欧姆接触(L、M)。背面形成掺杂同种导电类型杂质(Al/p+型)的背面场层307(N、O、P)。
* **实质公开/隐性公开**:技术特征E、F、G、H、I的对应概念(高低电阻区分及激光退火),但**未公开**通过“不同功率的两种激光束”在同个高浓度掺杂区内部构建“第一部分(低电阻)位于两侧第二部分(高电阻)之间”的具体激光双功率调控结构。
* **未公开**:技术特征Q、R、S(D3背面为全金属后电极306与背场307直接接触,未设置背部钝化膜及穿透钝化膜的第二电极)。
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#### 权利要求1技术特征比对表
| 权利要求1技术特征 | D1 (US7615393B1) | D2 (US20090288704A1) | D3 (CN101884115A) |
| A. 正面低浓度发射层(第一电阻) | 公开 ([0040], 区域104) | 公开 ([0036], 区域504) | 公开 ([0053], 区域302a) |
| B. 低浓度层为相反导电类型 | 公开 ([0005], p型基板+n型) | 公开 ([0028], p/n结) | 公开 ([0053], p型基板+n型) |
| C. 热扩散形成低浓度层 | 公开 ([0039], $POCl_3$热扩散) | 未公开 (CVD/多晶硅) | 公开 ([0054], $POCl_3$热扩散) |
| D. 高浓度发射层(低电阻) | 公开 ([0042], 区域112b) | 公开 ([0036], 区域508) | 公开 ([0056], 区域302b) |
| E. 高浓度层具第一/第二部分 | 未公开 (单一高浓度区) | 未公开 | 未公开 (未在单个高浓度区内分段) |
| F. 第一功率第一激光束照射形成第一部分 | 未公开 | 未公开 | 部分公开 ([0056], 激光退火PSG) |
| G. 第二功率第二激光束照射形成第二部分 | 未公开 | 未公开 | 未公开 (未采用双功率调控) |
| H. 第一部分位于第二部分之间 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| I. 第一部分电阻小于第二部分 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| J. 形成高浓度层后去除玻璃层 | 公开 ([0043], HF湿法去PSG) | 未公开 | 公开 ([0074], HF湿法去PSG) |
| K. 低浓度层上形成绝缘层 | 公开 ([0071], $SiO_2/SiN_x$) | 公开 ([0039], 钝化氧化层506) | 公开 ([0076], 防反射层304) |
| L. 绝缘层上形成第一电极 | 公开 ([0072], 电极402) | 公开 ([0040], 电极510) | 公开 ([0077], 电极305) |
| M. 第一电极延伸穿过绝缘层连接高浓度层 | 公开 ([0072], 烧穿/接触) | 公开 ([0040], 穿过接触孔) | 公开 ([0078], 烧穿接触302b) |
| N. 背面形成背面场层 | 公开 ([0037], BSF层) | 未公开 | 公开 ([0050], BSF层307) |
| O. 背面场层与基板同导电类型 | 公开 ([0008], 同导电类型) | 未公开 | 公开 ([0050], P+型同类型) |
| P. 热扩散形成背面场层 | 公开 ([0048], 驱动热扩散) | 未公开 | 公开 ([0080], 烧成/热扩散) |
| Q. 背面场层上形成钝化膜 | 未公开 | 未公开 | 未公开 (D3为全金属背电极) |
| R. 钝化膜上形成第二电极 | 未公开 (为金属层) | 未公开 | 未公开 |
| S. 第二电极延伸穿过钝化膜连接背面场 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
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### 最接近的对比文件分析(整体技术问题与效果角度)
在创造性分析中,**D3 (`CN101884115A`)** 和 **D1 (`US7615393B1`)** 均适合作为**最接近的对比文件**。
#### 1. 选择 D3 作为最接近对比文件的理由:
* **技术领域与方案重合度极高**:D3 与目标专利均致力于解决“简化选择性发射极制造工艺、降低接触电阻并提高太阳能电池效率”的技术问题。
* **核心工艺路径完全一致**:D3 明确公开了利用 $POCl_3$ 热扩散同时形成低浓度发射极(302a)与 PSG 玻璃层(303),再通过激光束照射 PSG 绝缘层选择性退火,使杂质二次扩散形成高浓度发射极(302b),随后酸蚀去除 PSG 层、制备减反射膜并烧穿形成电极。这与本专利的特征 A~D、J~M 构成了完全相同的技术构思。
#### 2. 选择 D1 作为最接近对比文件的理由:
* D1 同样针对“选择性发射极与背场(BSF)一步/同步扩散形成”的技术问题,公开了利用掺杂源与热扩散在正面和背面同步/分别构建高低浓度发射极及背场层,且包含了完整的后处理流程(去除 PSG、沉积绝缘/钝化层、形成穿透电极)。
#### 3. 未被最接近对比文件公开的技术特征及分布:
以最接近对比文件 **D3** 为基准,本专利权利要求1未被 D3 公开的区别特征主要分为两组:
1. **高浓度发射层内部的双功率激光分段结构(特征 E、F、G、H、I)**:
* *区别内容*:D3 仅公开了利用激光照射 PSG 形成均匀杂质浓度的高浓度发射极;而权利要求1限定了高浓度发射层由第一功率激光形成的第一部分(低电阻)和第二功率激光形成的第二部分(高电阻)组成,且第一部分位于第二部分之间。
* *其他对比文件情况*:D1 与 D2 均未公开在同一个高浓度掺杂区内部利用不同激光功率形成两侧高电阻、中间低电阻的双区梯度缓冲结构。
2. **背部局部接触与钝化膜穿透结构(特征 Q、R、S)**:
* *区别内容*:D3 背面为全覆盖金属电极 306;而权利要求1限定了在背面场层上形成钝化膜,第二电极延伸穿过钝化膜以电连接背面场层(类似于 PERC/PERT 电池的背部开孔接触)。
* *其他对比文件情况*:D1 [0011] 仅提到了利用 $SiN_x/SiO_2$ 对背部进行表面钝化并形成局部点接触的概念,但未结合热扩散背场与特定双功率激光发射极结构进行具体揭示。
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### 无效请求最薄弱的技术特征
在针对本专利提起无效宣告请求时,**最薄弱(即专利权人最难被攻破/本专利最具创造性防御力)的技术特征**为:
> **特征 E、F、G、H、I 的组合**:即“通过具有第一功率的第一激光束照射形成第一部分,通过具有第二功率的第二激光束照射形成第二部分,使电阻较小的第一部分位于两侧电阻较大的第二部分之间”的**激光双功率梯度掺杂结构**。
#### 最薄弱(难无效)的原因分析:
1. **现有技术教导缺失**:D1、D2、D3 均仅教导了“有激光/无激光”或“有掺杂/无掺杂”的双区选择性发射极(即高掺杂区与浅掺杂区)。现有技术中没有在“电极接触的高掺杂区内部”再利用**两种不同功率激光**划分出“中间低电阻(配合电极对准)、两侧中电阻(应对对准误差并降低表面复合)”的防错裕度教导。
2. **显著的预期外技术效果**:根据目标专利说明书 [0043]-[0048] 的记载,该结构精准解决了“为防止电极对准误差而扩大高浓度区会导致表面复合严重”与“缩小高浓度区会导致接触电阻过大”之间的矛盾。中间第一区域(低电阻)保证欧姆接触,两侧第二区域(中电阻)提供工艺裕度并抑制边缘复合。这种“双功率激光一次性在 PSG 层调控三段式电阻”的工艺与结构组合在现有技术中缺乏明确的结合动机。
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### 进一步对比文件检索策略建议
为成功攻破上述最薄弱特征(特征 E~I)以及背部钝化穿透特征(特征 Q~S),建议采用以下多维度的检索策略:
#### 1. 核心特征检索组合(精准打击激光双功率/三段式高浓度区)
* **关键词组合**:
* (激光/Laser) AND (功率/Power/Energy density) AND (高浓度/重掺杂/Heavy dop* / High dop*) AND (梯度/分段/中电阻/缓冲/Two-step / Gradient / Tier / Sub-region) AND (磷硅玻璃/PSG/Borosilicate/BSG).
* (选择性发射极/Selective emitter) AND (对准裕度/Alignment margin/Tolerance) AND (双功率/Dual power/Two different powers).
* **IPC/CPC 分类号限定**:
* `H01L31/068`(适用于专门针对发射极或基板内结的太阳能电池)
* `H01L31/18`(太阳能电池制造工艺)
* `H01L21/225`或`H01L21/268`(利用固态扩散源/玻璃层及激光照射进行杂质扩散的工艺)
#### 2. 扩充检索方向与逻辑
* **方向一:针对“激光多段/连续功率调控选择性掺杂”的工艺专利**
* 重点检索 2008 年至 2013 年间(目标专利优先权日 2012-05-07 之前)激光掺杂(Laser Doping)领域的头部企业与研究机构(如 SunPower, Hanwha Q Cells, UNSW, Institute for Solar Energy Research Hamelin (ISFH), Bosch, DuPont)。
* 寻找是否存在揭示“利用激光束边缘能量衰减/脉冲能量叠加/两次不同功率扫描 PSG 形成缓变掺杂边界”的技术文献。
* **方向二:针对“背部钝化+开孔局部接触(PERC/PERT)”的公知常识结合**
* 检索 2010 年前关于 PERC/PERT 电池结构的标准文献(如 Aberle 或 Green 教授的经典论著及专利),证明“在热扩散 BSF 上沉积钝化膜并利用激光/烧穿电极延伸穿过钝化膜(特征 Q, R, S)”在本领域属于结合选择性发射极的常规技术手段。
* **方向三:追溯专利族与同族引证文献**
* 深入剖析目标专利 CN103390659B 的韩国优先权件(KR1020120048179A)及其同族(如 US20130291938A1、EP2662900A2 等)在审查过程中的对比文件,特别是审查意见通知书中关于激光掺杂功率控制的对比引用。
作为一名经验丰富的专利代理师,在进行专利无效宣告分析或分析专利的技术特征时,必须**严格基于权利要求书与目标专利说明书的本意**进行解释,避免扩重或缩小解释。
现紧密结合目标专利《太阳能电池及其制造方法》(CN103390659B)说明书对目标权利要求1进行系统性拆解、特征比对、接近对比文件(最接近现有技术)选取及最薄弱特征评估,并给出下一步检索策略。
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## 一、 目标专利权利要求1特征拆解与说明书解释
根据目标专利说明书(CN103390659B)的记载,对权利要求1的技术特征拆解与原意解释如下:
* **技术特征A~C(低浓度发射层)**:在半导体基板正面,通过**热扩散工艺**形成与基板相反导电类型的低浓度发射层(正面低浓度掺杂部分210),呈现第一电阻(如说明书[0051]所述,电阻处于较轻掺杂的高阻水平,例如100 $\Omega/\text{sq}$ 以上)。
* **技术特征D~I(高浓度发射层与其阶梯式双区激光掺杂)**:
* **关键解释(第一部分与第二部分)**:说明书[0029]、[0043]-[0050]、[0058]-[0060]及图1、图3c-3d明确指出,高浓度发射层(220)包括**第一区域(222,即第一部分)**和**第二区域(224,即第二部分)**。
* **形成机制(G、F)**:利用热扩散产生的玻璃组成层(PSG 212),采用**第一功率的第一激光束**照射形成第一区域(低电阻/高掺杂),采用**第二功率的第二激光束**照射形成第二区域(电阻介于第一区域和低浓度区之间)。
* **空间关系与电阻关系(H、I)**:第一部分位于第二部分之间(即第二部分位于第一部分两侧作为工艺误差裕度区),**第一部分的电阻小于第二部分的电阻**(第一部分功率更高、掺杂更深、电阻更低,如30-70 $\Omega/\text{sq}$;第二部分电阻较高,如80-90 $\Omega/\text{sq}$),且均低于低浓度发射层的电阻。
* **技术特征J~M(正面后续工艺)**:去除PSG层,形成绝缘层(减反射膜22),形成第一电极24并穿过绝缘层连接到高浓度发射层(电极至少部分接触第一区域,剩余部分设置在第二区域)。
* **技术特征N~S(背面结构及工艺)**:通过热扩散在背面形成同导电类型的背面场层(BSF 30),在其上形成钝化膜32,第二电极34穿过钝化膜连接背面场层。
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## 二、 对比文件技术特征比对表格
以下为权利要求1各技术特征在三份对比文件中的公开情况详查(包含**公开号、原文引文及详细出处**):
| 权利要求1技术特征 | D1: JP2010258043A | D2: US7851696B2 | D3: JP2011512041A |
| 特征A:正面低浓度发射层 | 未公开 (为背联结电池,受光面无发射层;段落[0010]) | 公开 (段落[0045], [0051]: 极轻掺杂轻掺杂区22,>80 $\Omega/\text{sq}$) | 公开 (段落[0007], [0018]: 第1发射部302a,高电阻) |
| 特征B:低浓度发射层相反导电类型 | 未公开 | 公开 (段落[0045]: 假定基板为p型,发射层为n型) | 公开 (段落[0007]: 第2导电型与基板第1导电型相反) |
| 特征C:热扩散形成低浓度发射层 | 未公开 | 公开 (段落[0069]: 通过磷扩散形成轻掺杂) | 公开 (段落[0009], [0011]: 扩散炉扩散或涂布扩散源热处理) |
| 特征D:高浓度发射层电阻更低 | 未公开 | 公开 (段落[0051]: 高掺杂区21,阻值<30 $\Omega/\text{sq}$) | 公开 (段落[0018]-[0019]: 第2发射部302b,阻值较小/浓度较高) |
| 特征E:高浓度发射层含第一、第二部分 | 未公开 | 未公开 (仅揭示均匀的高掺杂区21/23/25) | 未公开 (第2发射部302b仅为单一步骤激光加热的均匀掺杂区) |
| 特征F:第一功率第一激光照射玻璃层形成第一部分 | 未公开 | 未公开 (利用掩模或激光烧蚀掩模后热扩散,非激光直接驱动玻璃层掺杂) | 实质公开 (段落[0013], [0051]: 激光照射PSG玻璃膜选择性退火形成第2发射部,但未区分两种功率) |
| 特征G:第二功率第二激光照射玻璃层形成第二部分 | 未公开 | 未公开 | 未公开 (未记载利用不同功率激光形成阶梯电阻的两部分) |
| 特征H:第一部分位于第二部分之间 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| 特征I:第一部分电阻小于第二部分电阻 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| 特征J:形成高浓度发射层后去除玻璃层 | 未公开 | 未公开 | 公开 (段落[0025], [0052]: 第2发射部形成后去除PSG膜) |
| 特征K:发射层上形成绝缘层 | 未公开 (正面为FSF层16及保护层17) | 公开 (段落[0049]: 正面减反射膜/钝化层如SiNx) | 公开 (段落[0026], [0037]: 形成反射防止膜304) |
| 特征L:绝缘层上形成第一电极 | 未公开 (电极全在背面,段落[0002]) | 未公开 (EWT电池正面无金属电极,段落[0003]) | 公开 (段落[0021], [0040]: 在反射防止膜上形成表面电极305) |
| 特征M:第一电极穿过绝缘层电连接高浓度发射层 | 未公开 | 未公开 | 公开 (段落[0027], [0044]: 烧穿工艺穿过反射防止膜接触第2发射部) |
| 特征N:背面形成背面场层(BSF) | 公开 (段落[0002], [0010]: 背面n/p半导体领域) | 公开 (段落[0046]: 背面p型掺杂区122) | 公开 (段落[0038], [0045]: 背面形成背面电界部307) |
| 特征O:BSF层与基板导电类型相同 | 公开 (段落[0010]) | 公开 (段落[0046]) | 公开 (段落[0038]: 与基板同为p型) |
| 特征P:热扩散形成BSF层 | 未公开 (CVD沉积非晶硅) | 公开 (段落[0046]) | 公开 (段落[0045]: 烧结铝膏热扩散形成) |
| 特征Q:BSF层上形成钝化膜 | 未公开 | 公开 (段落[0049]: 背面钝化层) | 未公开 (背面被铝电极306全覆盖,无独立钝化膜) |
| 特征R:钝化膜上形成第二电极 | 未公开 | 公开 (段落[0047]) | 未公开 (无钝化膜) |
| 特征S:第二电极穿过钝化膜电连接BSF层 | 未公开 | 公开 (段落[0047]) | 未公开 |
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## 三、 创造性分析:最接近对比文件的选取与结合
### 1. 最接近对比文件的分析与确定
评价创造性时,最接近现有技术通常应当是**技术领域相同、解决的技术问题/技术效果最接近、或者公开技术特征最多**的对比文件。
* **D1 (JP2010258043A)**:属于**背联结(Back-contact)太阳能电池**。其正面为抗蚀保护层17及FSF层,完全无发射层和正面电极(缺特征A-M)。**不适合**作为最接近对比文件。
* **D2 (US7851696B2)**:属于**缠绕发射极(EWT)太阳能电池**。虽然公开了正面轻掺杂与局部高掺杂(选择性发射极)的理念,但其正面电极并不在正面,而是通过穿孔将电流引至背面(缺少正面电极穿过绝缘层与发射层连接的特征L、M)。
* **D3 (JP2011512041A)**:属于**常规正面电极选择性发射极太阳能电池**。
* **技术领域**:与目标专利完全相同(常规晶体硅选择性发射极电池及其制作工艺)。
* **解决的技术问题与效果**:通过热扩散产生的PSG玻璃膜,利用激光选择性加热驱动杂质再次扩散形成高浓度发射部(选择性发射极),简化制作流程并降低接触电阻,这与目标专利解决技术问题(简化选择性发射极制造工艺、提高效率)完全吻合。
* **特征覆盖度**:公开了权利要求1绝大部分特征(特征A, B, C, D, F, J, K, L, M, N, O, P)。
**结论**:在创造性分析中,**D3(JP2011512041A)最适合作为最接近对比文件**。
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### 2. 未被最接近对比文件(D3)公开特征的比对分析
相对于D3,权利要求1的核心区别技术特征在于:
1. **高浓度发射层的阶梯式双区结构(特征E, G, H, I)**:高浓度发射层包含第一部分(低阻)和第二部分(中阻),第一部分位于第二部分之间,第一部分电阻小于第二部分电阻;
2. **双功率激光驱动工艺(特征F与G的结合)**:第一部分由第一功率的第一激光束照射PSG形成,第二部分由第二功率的第二激光束照射PSG形成。
3. **背面双面电池结构细节(特征Q, R, S)**:背面场层上形成钝化膜,第二电极穿过钝化膜电连接(即双面透光/局部接触结构,而D3背面为铝背场全金属覆盖)。
**其他对比文件对上述区别特征的公开情况**:
* **D1与D2**:均**未公开**“高浓度发射层分为第一部分与第二部分、且第一部分位于第二部分之间且第一部分电阻小于第二部分电阻(特征E, H, I)”这一阶梯式掺杂结构,也**未公开**“通过两种不同功率的激光束分别照射玻璃组成层形成该阶梯掺杂(特征G)”的技术手段。
* D2仅公开了背面具有钝化膜及穿过钝化膜的局部电极(特征Q, R, S)。
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## 四、 无效请求中最薄弱的技术特征与防守/攻击要点
如果在专利无效宣告程序中对本专利提起无效攻击,**专利权人最坚固的防守点、亦即无效请求人最薄弱/最难攻破的技术特征是:**
> **最薄弱攻击特征(专利权人的核心发明点):特征E+G+H+I(阶梯式双功率激光掺杂高浓度发射层结构及方法)**
### 原因分析:
1. **技术方案的独特性**:现有技术(如D3)中的选择性发射极通常只有“高掺杂区”和“低掺杂区”两级结构。而目标专利在“高掺杂区”内部**进一步细分为第一部分(高功率激光,极低电阻)和两侧的第二部分(中功率激光,中等电阻)**。
2. **解决的特定技术问题与技术效果**:根据目标专利说明书[0045]-[0047]解释,由于印刷电极存在对准误差(工艺误差),若高掺杂区过窄,电极易偏离到轻掺杂区导致接触不良;若高掺杂区整体过宽,高掺杂带来的表面复合会严重降低电池的开路电压($V_{\text{oc}}$)和电流密度。目标专利通过**第一功率/第二功率激光**制备“中-低-中”电阻阶梯缓冲区,既提供了工艺容差裕度,又最大限度减少了表面复合。这种**“利用激光功率调节在PSG层上一次性/分次拉出阶梯掺杂缓冲区以兼顾对准裕度与复合损失”**的技术构思在D1、D2、D3中均完全未被教导。
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## 五、 进一步对比文件检索策略建议
为了成功无效权利要求1,必须打破“阶梯式激光掺杂(不同功率/不同电阻双区)”这一技术壁垒。建议采取以下进一步的检索策略:
### 1. 扩充检索要素与技术特征表达(关键词与分类号组合)
* **核心关键词组合**:
* (`选择性发射极` OR `重掺杂` OR `高浓度`) AND (`激光` OR `光束`) AND (`功率` OR `能量` OR `阶梯` OR `双重` OR `梯度` OR `缓冲`) AND (`玻璃` OR `PSG` OR `BSF` OR `掺杂源`)
* 英文表达:(`selective emitter` OR `heavily doped`) AND (`laser`) AND (`power` OR `energy` OR `staged` OR `gradient` OR `buffer` OR `two-step`) AND (`PSG` OR `phosphosilicate glass` OR `dopant source`)
* **IPC/CPC分类号精准锁定**:
* `H01L31/068`(受光面或背面上具有PN结的太阳能电池)
* `H01L31/18`(太阳能电池制造方法)
* `H01L31/0224`(电极结构)
* 结合CPC细分组:`Y02E10/50`
### 2. 检索方向与扩展来源
1. **聚焦2008年~2012年期间激光掺杂(Laser Doping / Laser Chemical Processing)专著与专利**:
* 重点检索在选择性发射极(Selective Emitter)技术爆发期,博世(Bosch)、韩华(Hanwha)、尚德(Suntech)、新南威尔士大学(UNSW)、Fraunhofer ISE等机构关于**多段激光功率调整/梯度激光掺杂(Graded Laser Doping)**的专利申请。
2. **公知常识/教科书结合(针对特征Q-S与E, G, H, I)**:
* 检索晶体硅太阳能电池制造工艺手册中关于“电极对准裕度(Alignment Tolerance)”与“阶梯掺杂(Step-doped / Two-step Diffusion)”的公知常识论述,结合D3(公开了激光照射PSG掺杂)与公知常识(调节激光功率可控制掺杂深度和电阻)进行创造性组合攻击(根据《专利审查指南》第四部分第六章)。
作为一名经验丰富的专利代理师,我针对目标专利授权权利要求1(CN103390659B)与三篇对比文件(D1: US20110139236A1, D2: JP2011129867A, D3: US20110186116A1)进行全面、深入的技术特征比对、整体技术问题与效果分析、最接近对比文件选择、无效突破口诊断以及后续检索策略制定。
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### 一、 权利要求1技术特征拆解与对比文件公开情况比对分析
本案目标专利权利要求1涉及一种“用于制造太阳能电池的方法”,其核心技术方案包含以下主要逻辑块:
1. **发射层(正面)**:热扩散形成高电阻低浓度发射层(第一电阻/第一导电类型) $\rightarrow$ 在其上形成玻璃组成层 $\rightarrow$ **分别采用第一功率的第一激光束与第二功率的第二激光束照射玻璃组成层**,选择性推进掺杂,形成包含第一部分(第一功率)和第二部分(第二功率)的高浓度发射层(第二电阻<第一电阻),且**第一部分位于第二部分之间,第一部分的电阻小于第二部分的电阻** $\rightarrow$ 去除玻璃组成层 $\rightarrow$ 形成绝缘层及第一电极(延伸穿过绝缘层连接高浓度发射层)。
2. **背面场层(背面)**:通过**热扩散工艺**形成同导电类型的背面场层 $\rightarrow$ 形成钝化膜 $\rightarrow$ 形成第二电极(延伸穿过钝化膜连接背面场层)。
#### 1. 各对比文件原文出处及公开特征比对
* **对比文件1 (D1: US20110139236A1)**:公开了一种利用硅墨水(silicon ink,含纳米颗粒及掺杂杂质)直接打印涂覆,配合热扩散形成选择性发射极的方法。
* **对比文件2 (D2: JP2011129867A)**:公开了一种利用气相热扩散(BBr3与POCl3)配合BSG改性及双层电极/局部铝扩散(B/Al-BSF)制造薄型高效率太阳能电池的方法。
* **对比文件3 (D3: US20110186116A1)**:公开了一种利用在重掺杂层上印制玻璃/二氧化硅等“牺牲结构”(sacrificial structures),再进行回蚀刻(etching back)形成双阶掺杂(选择性发射极或双阶BSF)的方法。
下面给出现详细的**技术特征比对表格**:
#### 权利要求1与对比文件技术特征比对表
| 权利要求1技术特征 | D1 (US20110139236A1) 比对及出处 | D2 (JP2011129867A) 比对及出处 | D3 (US20110186116A1) 比对及出处 |
| A: 在半导体基板正面形成第一电阻的低浓度发射层 | 公开<br>段落[0035]、[0040]: 形成第一发射极部分121,方块电阻80-150 Ω/sq。 | 公开<br>段落[0015]、[0025]: 形成n+层2,方块电阻60 Ω/□以上。 | 公开<br>段落[0001]、[0043]: 蚀刻后形成弱掺杂区域11,方阻大于70 Ω/sq。 |
| B: 低浓度发射层导电类型与基板相反 | 公开<br>段落[0034]: p型基板110与n型发射层120形成p-n结。 | 公开<br>段落[0025]: p型基板1上经磷扩散形成n+层2。 | 公开<br>段落[0040]: 基板上形成pn结发射极掺杂层。 |
| C: 通过热扩散工艺形成低浓度发射层 | 实质公开<br>段落[0084]: 通过POCl3或H3PO4高温热扩散掺杂形成发射层。 | 公开<br>段落[0015]、[0025]: 横型POCl3扩散炉中进热扩散。 | 公开<br>段落[0040]: 从气相如POCl3扩散形成掺杂区。 |
| D: 形成第二电阻(<第一电阻)的高浓度发射层 | 公开<br>段落[0035]、[0040]: 第二发射极部分122方电阻20-70 Ω/sq(低于第一部分)。 | 公开<br>段落[0025]: 掺杂浓度高的n+区域。 | 公开<br>段落[0002]、[0043]: 重掺杂区域9,方阻小于70 Ω/sq。 |
| E: 高浓度发射层具有第一部分和第二部分 | 公开(阶梯/渐变形式)<br>段落[0039]、图4(A)(B): 第二发射极部分122掺杂深度呈阶梯状或渐变状分布。 | 未公开<br>高浓度发射极未区分不同电阻的两部分。 | 未公开<br>仅公开高掺杂区9与低掺杂区11,高掺杂区未分区。 |
| F: 第一部分通过第一功率的第一激光束照射玻璃组成层形成 | 未公开<br>D1采用硅墨水喷涂+热驱动,无激光照射玻璃层工艺。 | 未公开<br>D2采用掩膜/片面蚀刻法,无激光掺杂。 | 未公开<br>D3采用印刷牺牲结构+化学回蚀法,无激光掺杂。 |
| G: 第二部分通过第二功率的第二激光束照射玻璃组成层形成 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| H: 第一部分位于第二部分之间 | 未公开<br>(D1图4仅示出了从边缘到中央渐变,未明确激光形成的夹层拓扑)。 | 未公开 | 未公开 |
| I: 第一部分的电阻小于第二部分的电阻 | 未公开<br>D1虽有深度渐变(图4),但形成机制非双功率激光控制。 | 未公开 | 未公开 |
| J: 形成高浓度发射层后,去除玻璃组成层 | 实质公开<br>段落[0095]: 扩散后通过蚀刻工艺去除PSG或BSG玻璃。 | 公开<br>段落[0025](5): 用5% HF溶液去除BSG膜和PSG膜。 | 公开<br>段落[0045]: 回蚀后去除残余二氧化硅/玻璃牺牲结构。 |
| K: 在低浓度发射层上形成绝缘层 | 公开<br>段落[0045]、[0096]: 形成氮化硅/氧化硅减反射层(抗反射绝缘层)130。 | 公开<br>段落[0025](7): 形成厚度75-85nm的PE-CVD SiNx膜5。 | 公开<br>段落[0046]: 沉积氮化硅抗反射/钝化层。 |
| L: 在绝缘层上形成第一电极 | 公开<br>段落[0046]、[0097]: 形成包含细栅和主栅的正面电极140。 | 公开<br>段落[0025](8): 形成正面Ag栅极电极6。 | 公开<br>段落[0047]: 形成金属接触电极15。 |
| M: 第一电极延伸穿过绝缘层电连接到高浓度发射层 | 公开<br>段落[0047]、[0102]: 玻璃烧结(烧穿/fire through)穿过绝缘层接触高浓度发射极。 | 公开<br>段落[0025](10): 电极烧穿(fire through)SiNx膜接触掺杂层。 | 公开<br>段落[0047]: 电极15穿透钝化层连接到高掺杂区9。 |
| N: 在半导体基板背面形成背面场层(BSF) | 公开<br>段落[0030]、[0064]: 在基板背面形成背面场层(BSF) 171。 | 公开<br>段落[0025]: 形成p+层12或p++层19作为BSF。 | 公开<br>段落[0003]、[0062]: 形成双阶/单阶Back Surface Field 86/88。 |
| O: 背面场层导电类型与基板相同 | 公开<br>段落[0064]: p型基板上形成p+型高掺杂BSF层。 | 公开<br>段落[0025]: p型硅基板1背面通过硼扩散形成p+层12。 | 公开<br>段落[0003]: 同导电类型掺杂。 |
| P: 通过热扩散工艺形成背面场层 | 公开<br>段落[0103]: 热烧成/热扩散形成铝铝重掺杂BSF。 | 公开<br>段落[0025](2): 通过BBr3横型扩散炉热扩散形成硼BSF层。 | 公开<br>段落[0040]: 高温热扩散。 |
| Q: 在背面场层上形成钝化膜 | 实质公开<br>D1提及背面电极,常用减反射/钝化结合。 | 公开<br>段落[0025](7): 在背面形成SiO2及PE-CVD SiNx钝化膜14。 | 公开<br>段落[0046]: 背面沉积钝化膜。 |
| R: 在钝化膜上形成第二电极 | 公开<br>段落[0060]: 形成背面电极151。 | 公开<br>段落[0025](9): 形成背面金属电极。 | 公开<br>段落[0047]、[0060]: 形成背面接触电极。 |
| S: 第二电极延伸穿过钝化膜电连接到背面场层 | 公开<br>段落[0104]: 烧成建立背面电极与BSF的电连接。 | 公开<br>段落[0025](10): 烧成穿透钝化膜连接到BSF。 | 公开<br>段落[0047]: 穿透接触。 |
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### 二、 整体解决的技术问题、技术效果与最接近对比文件分析
#### 1. 目标专利整体解决的技术问题与技术效果
* **技术问题**:在选择性发射极结构中,为了保证电极印刷时不脱靶(考虑工艺对准误差裕度),通常需要将高浓度掺杂区开得比金属电极宽。但这会导致暴露在电极外部的高掺杂表面区域发生严重的表面载流子复合,从而降低太阳能电池的开路电压(Voc)和短路电流(Isc)。
* **技术效果**:本专利发明性地在高浓度发射极内部创造了“梯级/三明治电阻结构”——中心第一部分(受第一功率激光照射)呈现极低电阻以确保极低接触电阻;两侧第二部分(受较小第二功率激光照射)呈现介于极低电阻与低浓度区之间的中等电阻。既预留了工艺对准裕度,又有效抑制了电极边缘外部高掺杂区引起的表面复合,实现了电性能与对准容错的平衡(说明书[0045]-[0047])。
#### 2. 最接近对比文件的选择(可以有多个)
在创造性评估中,**最接近的对比文件**应当是与要求保护的发明属于同一技术领域、所欲解决的技术问题最近、技术特征重合度最高的现有技术。针对本案,建议选定 **D1 (US20110139236A1)** 和 **D2 (JP2011129867A)** 作为**共同的最接近对比文件(Primary Prior Art)**:
* **最接近对比文件1:D1 (US20110139236A1)**
* **选定理由**:D1同样聚焦于**解决选择性发射极(Selective Emitter)的制造及交界处过渡问题**。D1在图4(A)(B)及段落[0039]中,明确提出了高浓度掺杂区(第二发射极部分122)的结深度/电阻可以在与低浓度区交界处呈“阶梯状(in steps)”或“渐变状(gradually)”过渡的技术构想(与本案高浓度区内划分第一、第二电阻部分的拓扑极其相似)。D1公开了A-D、J-S绝大部分结构特征,是针对高浓度区电阻梯度分布最接近的现有技术。
* **最接近对比文件2:D2 (JP2011129867A)**
* **选定理由**:D2公开了一套极其完整且标准的“双面热扩散(BBr3与POCl3)+ PSG/BSG去除 + 双面SiNx钝化/绝缘层 + 烧穿电极”的完整电池制造工艺路线(完整涵盖了特征A, B, C, D, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S)。虽然D2的高浓度区未做梯度划分,但其基础电池工艺框架与目标专利的整体架构完全一致。
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### 三、 未被最接近对比文件公开的特征及其在其他对比文件中的公开情况
最接近对比文件(D1与D2)组合后,仍**未被公开的核心区别技术特征**主要集中在:
* **特征F、G、H、I**:
* **特征F & G**:高浓度发射层的第一部分和第二部分是**分别利用具有“第一功率”的第一激光束与“第二功率”的第二激光束照射在低浓度发射层上的玻璃组成层(PSG)上热扩散形成的**;
* **特征H & I**:第一部分位于第二部分之间(三明治结构),且**第一部分的电阻小于第二部分的电阻**(低功率形成中电阻边界,高功率形成低电阻中心)。
#### 其他对比文件(如D3)的公开情况:
* **D3 (US20110186116A1)** 同样未公开上述双功率激光液相/固相重掺杂技术。D3解决双阶掺杂的方法是在重掺杂层上印制SiO2“牺牲结构”然后再进行化学湿法回蚀(etch back)。
* **结论**:对比文件D1、D2、D3**均未公开**“利用不同功率(第一功率与第二功率)的激光照射热扩散产生的玻璃组成层(PSG/BSG),从而在同一个高浓度发射极区内诱导形成中央超低电阻(第一部分)、两侧中度低电阻(第二部分)的三明治复合结构”这一技术特征。
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### 四、 无效请求中最薄弱的技术特征诊断
若针对目标专利权利要求1提起专利无效宣告请求,**最薄弱(即专利权人最易据此维持有效、也是最难被现有技术冲垮)的技术特征**为:
> **特征F、G、H、I的组合技术特征**:
> “利用**第一功率的第一激光束**和**第二功率的第二激光束**照射低浓度发射层上的**玻璃组成层(PSG)**,在同一高浓度掺杂区内部形成**位于中间且电阻较小的第一部分**,以及**位于第一部分两侧且电阻较大的第二部分**。”
#### 薄弱性(对无效方而言的难点)分析:
1. **现有技术的技术偏见与主流路径差异**:
在现有技术(如D1、D2、D3)中,选择性发射极的制备主流是“喷印掺杂墨水(D1)”、“光刻/掩膜/湿法回蚀(D3)”或“单次固定功率激光掺杂(Single-power Laser Doping)”。
2. **“双功率激光掺杂”的显而易见性壁垒**:
传统激光掺杂(Laser Doping)通常只使用单一功率的光束在PSG层上扫出一条均匀的高掺杂带(即只有高浓度和低浓度两区)。目标专利通过引入**双功率(高功率扫中间,低功率扫边缘)**,巧妙利用激光能量密度对PSG中磷元素扩散活化深度的精确控制,一举解决了“接触电阻”与“边缘表面复合”的矛盾。在现有对比文件D1-D3中,**既没有给出利用“调整激光功率”在玻璃层上一步法实现梯级电阻的教导,也没有给出“低电阻夹在两中电阻之间”的特定结构组合**。
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### 五、 进一步的对比文件检索策略建议
为了打破权利要求1中关于“双功率激光照射玻璃层形成阶梯电阻高掺杂区(特征F-I)”的防线,建议采取以下精准检索策略:
#### 1. 扩展检索要素组(Search Element Combinations)
针对核心区别特征,拆解为以下3个关键概念块进行逻辑交叉(AND):
* **概念A(主体)**:太阳能电池 / 选择性发射极 / Selective Emitter / Doping Layer
* **概念B(手段)**:激光掺杂 / 激光烧结 / 玻璃层 / PSG / BSG / Laser Doping / Laser Irradiation / Multi-power / Two-pass laser / Laser energy density
* **概念C(结构)**:多段电阻 / 梯级掺杂 / 边缘中电阻 / 接触区低电阻 / Stepwise doping / Gradient profile / First region / Second region / Resistance / Sheet resistance
#### 2. 推荐检索式与数据库组合
建议使用 **Derwent Innovation, Orbit, Google Patents, CNKI 及 IEEE Xplore** 数据库,重点搜索优先权日(2012年5月7日)之前的专利与非专利文献(NPL):
* **检索式1(焦点突破:双功率/双能量激光掺杂)**:
`((laser ADJ (doping OR irradiation OR processing OR melt)) AND (power OR energy OR intensity OR fluence) AND (different OR two OR multiple OR variable OR step OR first OR second) AND (PSG OR BSG OR silicate glass OR glass)) AND (solar cell OR photovoltaic)`
* **检索式2(拓扑突破:高掺杂带边缘梯级/缓释电阻)**:
`((selective emitter) AND (laser) AND (edge OR boundary OR margin) AND (recombination OR alignment OR margin OR resistance OR profile OR gradient))`
* **非专利文献(NPL)重点方向**:
重点检索 2008 年–2012 年间发表在《Solar Energy Materials & Solar Cells》、《Progress in Photovoltaics: Research and Applications》、IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) 以及 European Photovoltaic Solar Energy Conference (EU PVSEC) 上的学术论文。当时德国 ISFH 研究所、新南威尔士大学(UNSW)及 Fraunhofer ISE 在“Laser Doped Selective Emitter (LDSE)”领域有大量关于调整激光光斑能量分布(如 Top-hat 光斑、双脉冲激光、边缘能量衰减)以降低边缘损伤和复合的深入研究,极有可能包含特征 F-I 的公开证据。
### 导言与分析声明
作为一名经验丰富的专利代理师,我已对目标专利 CN103390659B 的权利要求1及说明书进行了深度解构,并对比分析了三份对比文件:
* **对比文件1(D1)**:`US8012531B2`(Solar cell and method for manufacturing the same, and method for forming impurity region)
* **对比文件2(D2)**:`JP2011204872A`(Conductive paste for forming light-receiving surface electrode of solar cell element, solar cell element and method of manufacturing the solar cell element)
* **对比文件3(D3)**:`US20110253209A1`(SOLAR CELL, METHOD OF FORMING EMITTER LAYER OF SOLAR CELL, AND METHOD OF MANUFACTURING SOLAR CELL)
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### 第一部分:结合目标专利说明书对权利要求1的技术特征解释
目标专利(CN103390659B)旨在解决传统选择性发射极太阳能电池中,**为了留出对准工艺裕度(Process Margin)而扩大高浓度掺杂区面积,导致表面复合增加、开路电压(Voc)和短路电流(Isc)下降的矛盾**(说明书[0003]、[0045])。
结合说明书图1-图3k及段落[0027]-[0030]、[0043]-[0051]、[0056]-[0063],权利要求1的技术特征拆解与说明书含义如下:
1. **低浓度发射层(特征A、B、C)**:
* 在P型硅基板10正面通过POCl3等热扩散工艺形成浅结N型低浓度发射层210,表面伴生形成磷硅玻璃(PSG)等玻璃组成层212(说明书[0026]、[0056])。
2. **梯度高浓度发射层结构(特征D、E、F、G、H、I)**:
* **核心创新点**:高浓度发射层220不采用单一掺杂浓度,而是划分为**第一区域222(特征F中的第一部分)**和**两侧的第二区域224(特征G中的第二部分)**。
* **第一部分(第一区域222)**:利用高功率(如1.75J~2J)的第一激光束照射PSG层形成,掺杂深度深、电阻低(30~70 Ω/sq),位于正中央(特征F、H、I)。
* **第二部分(第二区域224)**:利用较低功率(如1J~1.5J)的第二激光束照射PSG层形成,电阻介于第一部分与低浓度区之间(80~90 Ω/sq),**分布在第一部分的两侧(即第一部分位于第二部分之间)**(特征G、H、I)。
* **技术功效**:第一部分提供超低接触电阻与金属电极主接触;两侧的第二部分作为“缓冲/裕度带”,即使金属电极印刷产生偏位,电极边缘仍落入第二部分,既防止金属电极与低浓度区接触导致分流/高接触电阻,又极大地减少了高浓度掺杂区的表面复合(说明书[0046]-[0048])。
3. **玻璃层去除与正面电极形成(特征J、K、L、M)**:
* 激光掺杂完成后用酸蚀刻(HF等)剥离PSG玻璃层212(特征J),沉积减反射/绝缘膜22(特征K),通过烧穿(Fire-through)形成第一电极(指状/总线电极)穿透绝缘膜与高浓度发射层电连接(特征L、M)。
4. **背面场层及背面电极形成(特征N、O、P、Q、R、S)**:
* 在背面通过热扩散形成与基板同导电类型(P+)的背面场层30(特征N、O、P),沉积钝化膜32(特征Q),形成穿透钝化膜电连接背面场层的第二电极34(特征R、S)。
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### 第二部分:对比文件特征比对表格及详细出处
以下将对比文件公开号明确标注:
* **D1**:`US8012531B2`
* **D2**:`JP2011204872A`
* **D3**:`US20110253209A1`
#### 特征比对汇总表(“√”表示毫无异议公开/实质公开,“×”表示未公开)
| 权利要求1技术特征 | D1 (US8012531B2) | D2 (JP2011204872A) | D3 (US20110253209A1) |
| 特征A:正面低浓度发射层(第一电阻) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征B:导电类型与基板相反 | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征C:热扩散工艺形成低浓度发射层 | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征D:形成高浓度发射层(第二电阻<第一电阻) | √ (毫无异议) | × | √ (毫无异议) |
| 特征E:高浓度发射层具有第一部分和第二部分 | × | × | × |
| 特征F:第一功率激光照射玻璃层形成第一部分 | × (部分公开激光掺杂) | × | × (部分公开激光掺杂) |
| 特征G:第二功率激光照射玻璃层形成第二部分 | × | × | × |
| 特征H:第一部分位于第二部分之间 | × | × | × |
| 特征I:第一部分的电阻小于第二部分的电阻 | × | × | × |
| 特征J:形成高浓度发射层后去除玻璃组成层 | √ (毫无异议) | × | √ (毫无异议) |
| 特征K:低浓度发射层上形成绝缘膜/减反射膜 | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征L:绝缘膜上形成第一电极 | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征M:第一电极延伸穿过绝缘膜连接高浓度发射层 | √ (毫无异议) | √ (实质公开) | √ (毫无异议) |
| 特征N:背面形成背面场层(BSF) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征O:背面场层与基板导电类型相同 | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征P:通过热扩散工艺形成背面场层 | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征Q:背面场层上形成钝化膜 | √ (实质公开) | × | √ (实质公开) |
| 特征R:钝化膜上形成第二电极 | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
| 特征S:第二电极延伸穿过钝化膜连接背面场层 | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) | √ (毫无异议) |
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#### 对比文件原文详细出处分析
##### 1. D1(`US8012531B2`)
* **特征A、B、C**:公开了在P型硅基板120正面施加含磷掺杂膏(doping paste)110并通过热扩散/加热工艺形成第一发射极部分131。
* *原文出处*:[0038] "The substrate 120 is a semiconductor substrate formed of first conductive type silicon, for example, p-type silicon...";[0066]-[0068] "by performing a heating process on the substrate 120 with the doping paste 110, the impurities of the n-type in the doping paste 110 are doped into the substrate 120 to form an emitter region 130... using the doping paste 110 and the heat diffusion process described above."
* **特征D**:公开了利用激光照射掺杂膏形成低方阻、高掺杂浓度的第二发射极部分133。
* *原文出处*:[0041]-[0042] "the impurity concentration of the second emitter portions 133 is heavier than that of the first emitter portion 131... the sheet resistance of the second emitter portion 133 is less than that of the first emitter portion 131."
* **特征J**:公开了高掺杂发射极形成后去除掺杂膏层。
* *原文出处*:[0082] "Next, referring to FIG. 2D, the doping paste 110 is removed."
* **特征K、L、M**:公开了减反射膜160、正面银电极150烧穿穿透减反射膜连接第二发射极133。
* *原文出处*:[0047]-[0049] "the anti-reflection layer 160... front electrodes 150 penetrate the anti-reflection layer... contacting with the second emitter portions 133".
* **特征N、O、P、Q、R、S**:公开了背面形成P+型背面场层(BSF)170、钝化层及背面电极180。
* *原文出处*:[0054] "The back surface field region 170... heavily doped by impurities of the same conductive type as the substrate 120, and thereby... p+-type.";[0113] "the solar cell 10a may further include a passivation layer... on the rear surface of the substrate 120."
##### 2. D2(`JP2011204872A`)
* **特征A、B、C**:公开了在P型半导体基板21表面通过POCl3气体热扩散形成n型扩散层22。
* *原文出处*:段落[2] "拡散層22は、半導体基板21の受光面に、リンなどの不純物を拡散させることにより形成される... 半導体基板21を炉中に配置して、オキシ塩化リン(POCl3)などの中で加熱することによって形成される。"
* **特征K、L、M**:公开了反射防止层23、丝网印刷受光面电极并烧穿(Fire-through)建立接触。
* *原文出处*:段落[2] "焼成の際、導電性ペーストに含まれているガラスフリットが反射防止層23に作用して当該層を溶解除去し、その結果、表面電極25と拡散層22が接触し..."
* **特征N、O、P、R、S**:公开了铝膏烧结形成高浓度P+型BSF层4及背面电极。
* *原文出处*:段落[8] "BSF層4... アルミニウムペーストを塗布した後、600ないし850℃程度で焼成してアルミニウムをシリコン基板1に向けて拡散する方法...。"
* *缺失说明*:D2仅涉及均匀扩散层与双层电极浆料配方的改良,完全未涉及激光选择性掺杂(特征D-I、J均未公开)。
##### 3. D3(`US20110253209A1`)
* **特征A、B、C**:公开了在P型硅基板301中通过POCl3气体热扩散形成第一发射极部分302a,同时在其上形成PSG玻璃层303。
* *原文出处*:[0071] "the substrate 301 is placed in a diffusion furnace and an oxygen (O2) gas and an impurity gas... (e.g., POCl3)... diffuse... the insulation layer 303 is PSG (phosphorus silicate glass)..."
* **特征D、F(部分)**:公开了利用激光束L照射PSG层303,使PSG中的杂质二次扩散入基板,形成高掺杂浓度的第二发射极部分302b。
* *原文出处*:[0087]-[0088] "the portions of the insulation layer 303 to which the laser beams L or Le' are irradiated are heated at a high temperature, and thereby impurity concentrations and impurity diffusion depths of the underlying second emitter portions 302b increase..."
* **特征J**:公开了用酸(HF)洗去PSG玻璃层。
* *原文出处*:[0088] "After the emitter layer 302 is completed... the insulation layer 303 positioned on the substrate 301 is removed... wet etching using HF."
* **特征K、L、M**:公开了氮化硅减反射膜304、正面银电极305烧穿接触高掺杂区302b。
* *原文出处*:[0090], [0093] "the front electrode patterns are in contact with the emitter layer 302 by penetrating the anti-reflection layer 304... finger electrode patterns 3051 are contacted with the second emitter portions 302b".
* **特征N、O、P、Q、R、S**:公开了背面P+型BSF层307、钝化膜及背面电极306。
* *原文出处*:[0060] "The back surface field layer 307... area heavily doped with an impurity of the same conductive type as the substrate 301... p+-type.";[0090] "passivation layer made of silicon oxide...".
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### 第三部分:最接近对比文件分析
在创造性评估中,确定最接近的对比文件需考量**技术领域、解决的技术问题、技术效果及技术特征叠加度**。
#### 候选对比文件比较分析
1. **D3(`US20110253209A1`)**:
* **技术领域及工艺路径**:与本专利完全相同,均采用“POCl3热扩散形成低浓度发射层+原位生成PSG玻璃层” -> “激光照射PSG剥离杂质进行二次选择性掺杂” -> “HF酸洗去除PSG” -> “沉积减反射膜并烧穿电极”的完整路线。
* **技术问题与效果**:D3提出了通过激光照射PSG形成选择性发射极以降低接触电阻([0008]、[0063])。
* **与本专利的架构重合度最高**:D3公开了权利要求1中除了**高浓度区内部再细分双功率梯度电阻结构(特征E、F、G、H、I)**以外的全部技术特征。
2. **D1(`US8012531B2`)**:
* **技术领域及工艺路径**:同样涉及选择性发射极,但D1主要通过丝网印刷/喷涂掺杂膏(doping paste),再通过激光局部加热实现选择性掺杂。
* **重合度**:特征覆盖度同样极高,也是极佳的最接近对比文件。
3. **结论**:
* **最接近对比文件为 D3(`US20110253209A1`)**(第一选择)和 **D1(`US8012531B2`)**(第二选择)。
* 两者均构成了本专利技术方案的最佳起点。
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### 第四部分:未公开特征分析与最薄弱技术特征
#### 1. 未被最接近对比文件(D3/D1)公开的技术特征
对比文件 D1、D2、D3 均**未公开**特征 **E、F、G、H、I** 的组合:
* 即:高浓度发射层被划分为**第一部分(高掺杂/低电阻,位于中心)**和**第二部分(中掺杂/中电阻,位于第一部分两侧)**,且分别由**第一功率**和**第二功率**的两束/两种激光束照射玻璃组成层(PSG/BSG)形成。
#### 2. 无效请求中最薄弱的技术特征(突破口)
若要对本专利权利要求1发起无效宣告请求,**最薄弱的技术特征在于“特征F与G(双功率激光二次照射)及特征H与I(三阶梯式电阻梯度分布)”**。
##### 理由与法律逻辑分析:
1. **D3已公开了“激光照射宽度大于电极宽度”**:
* D3 说明书段落[0015]和图12明确公开了:“laser beam irradiation width WL is more than a width WF of the finger electrode 305a”(激光照射宽度WL大于指状电极宽度WF)。
* D3这样做的目的也是为了防止对准误差导致电极接触到低浓度区。
2. **显而易见性演进路径**:
* 本领域技术人员在面对D3已知“激光掺杂宽度大于电极宽度”的背景下,很容易发现:若用单一高功率激光光斑将该过宽的区域全部高掺杂,电极未覆盖的边缘高掺杂区域会产生严重的表面复合。
* 为了解决电极对准裕度区(Margin Zone)的表面复合问题,将激光束调制为“中间高功率、边缘低功率/双能量阶梯”,或采用二次扫描调节能量,属于**本领域技术人员为了优化选择性掺杂边沿复合而进行常规参数调节或公知常识组合**。
3. **弱点结论**:本专利将这一本属于工艺参数优化的“双功率/双阻值分布”(特征F、G、H、I)直接写入独立权利要求。如果在后续检索中找到一篇公开了“在选择性发射极边缘采用渐进式/低能量激光功率进行过渡掺杂”或“分段/阶梯功率激光掺杂”的对比文件(D4),权利要求1的创造性将彻底崩溃。
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### 第五部分:进一步对比文件检索策略
为了彻底攻破特征 E、F、G、H、I,建议按以下策略展开针对性补充检索:
#### 1. 专利分类号(IPC / CPC)精准限定
* **H01L31/06**:改性PN结太阳能电池
* **H01L31/18**:太阳能电池制造工艺
* **H01L31/0224**:太阳能电池电极结构
* **结合组配代码**:特别是涉及激光掺杂、激光退火或选择性发射极的子类(如 `H01L21/22`、`H01L21/268` 激光再结晶/掺杂)。
#### 2. 核心逻辑关键词表达组配
检索式应围绕“激光功率调制/多重能量”、“阶梯/梯度选择性发射极”、“对准裕度/边缘掺杂”展开:
* **组配1(激光能量/功率梯度)**:
`("laser power" OR "laser energy" OR "laser fluence" OR "dual power" OR "variable power" OR "two-step laser") AND ("selective emitter" OR "high-doped region" OR "heavy doping") AND ("gradient" OR "stepwise" OR "profile" OR "resistance")`
* **组配2(对准裕度与边缘过渡)**:
`("alignment tolerance" OR "process margin" OR "edge region") AND ("laser doping" OR "laser driven") AND ("lower resistance" OR "doping concentration")`
* **组配3(PSG/玻璃层+双重功率)**:
`("phosphosilicate glass" OR "PSG" OR "BSG") AND ("laser" NEAR/5 "power") AND ("emitter")`
#### 3. 重点检索区域与申请人库
* **重点关注时间窗口**:优先检索优先权日(2012年5月7日)之前的全球专利及非专利文献(NPL)。
* **重点申请人/机构**:
* 韩系/日系光伏巨头:Samsung Electronics, Hanwha Q Cells, LG Electronics, Kyocera, Panasonic.
* 光伏激光设备商:Coherent, Trumpf, IPG Photonics, Manz.
* 学术机构/研究中心:ISFH(德国哈梅林太阳能研究所)、Fraunhofer ISE(弗劳恩霍夫太阳能系统研究所)、SERIS(新加坡太阳能研究所)、UNSW(澳大利亚新南威尔士大学,选择性发射极激光技术先驱)。
作为一名经验丰富的专利代理师,我结合目标专利说明书(CN103390659B)及三份对比文件原文,对权利要求1的权利要求保护范围、对比文件公开性、最接近对比文件的选择以及无效攻击策略进行全面剖析。
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### 一、 目标专利权利要求1的代理师解读
目标专利 CN103390659B 的核心在于解决**选择性发射极(Selective Emitter)及选择性背面场在电极对接过程中的工艺对准误差(Misalignment)与表面复合(Surface Recombination)之间的矛盾**。
根据说明书段落[0027]-[0028]、[0044]-[0050]及图1、图3c-3d:
1. **低浓度发射层与玻璃组成层(特征A-C)**:通过热扩散(如POCl₃扩散)形成浅结低浓度发射层210(方阻大于100 Ω/□),同时在表面不可避免地原位生成磷硅玻璃(PSG)层212(即“玻璃组成层”)。
2. **两段式双功率激光选择性扩散高浓度发射层(特征D-I)**:
- **特征E/H/I**:高浓度发射层220分为第一部分222(宽度 $T_1$)和两侧的第二部分224(宽度 $T_2$)。第一部分222位于中间,具有更低的第一电阻(30-70 Ω/□);第二部分224位于第一部分两侧,具有介于低浓度层与第一部分之间的第二电阻(80-90 Ω/□)。
- **特征F/G**:利用**热扩散原位生成的玻璃组成层(PSG)作为杂质源**,用相对高功率的第一激光束(如1.75J-2J)照射形成中间第一部分222,用相对低功率的第二激光束(如1J-1.5J)照射形成两侧第二部分224。
- **技术效果**:高功率形成低电阻第一部分,确保与主电极充分接触以降低接触电阻;两侧设置较高电阻的第二部分作为“工艺裕度区”,即使电极印刷存在偏差,也可避免电极直接接触高阻低浓度区,同时显著降低高浓度区域的表面复合,避免开路电压下降。
3. **后处理与背场结构(特征J-S)**:退火/激光掺杂后去除玻璃层(特征J),镀减反射/绝缘层并烧贯穿电极(特征K-M),背面则通过热扩散形成背场层(BSF)、钝化膜及背面电极(特征N-S)。
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### 二、 对比文件原文分析及特征比对
各对比文件全称及公开号如下:
- **D1**:US8071418B2 (*Selective emitter solar cells formed by a hybrid diffusion and ion implantation process*)
- **D2**:US20120048376A1 (*Silicon-based photovoltaic device produced by essentially electrical means*)
- **D3**:JP2012054457A (*Solar battery cell and manufacturing method therefor*)
#### 1. D1(US8071418B2)原文分析
- **公开特征**:
- **A, B, C**:公开了在P型基底上通过POCl₃热扩散形成N型低浓度发射极(Field Region 20,方阻70-120 Ω/□)。参照说明书[0010]、[0043]。
- **D**:公开了高浓度掺杂区(Heavily doped region 15,方阻30-50 Ω/□)。参照说明书[0043]-[0044]。
- **J**:公开了扩散后去除磷硅玻璃层("immersing the substrate in a bath of dilute hydrofluoric acid...")。参照说明书[0045]。
- **K, L, M**:公开了氮化硅抗反射层(Antireflection layer 40)及丝网印刷银电极(Front contact 30)烧贯穿连接到高掺杂区。参照说明书[0030]、[0033]、[0046]、[0050]。
- **N, O, P, Q, R, S**:公开了通过铝背场烧结形成P+背场层(Back surface field 45)及背面电极(Back contact 35)。参照说明书[0010]、[0035]、[0051]。
- **未公开特征(F, G, H, I)**:D1的高掺杂区是通过**离子注入(Ion Implantation)**或者单纯的气相扩散形成的,**未公开**通过不同功率的激光束照射热扩散形成的玻璃层(PSG)来驱动杂质扩散,更**未公开**高掺杂区内部具备“中间低电阻第一部分、两侧次低电阻第二部分”的三层梯度阶梯电阻结构。
#### 2. D2(US20120048376A1)原文分析
- **公开特征**:
- **A, B, D, K, L, M, N, O, Q, R, S**:公开了光伏电池的基本结构,包括基底、发射极、高掺杂接触区、钝化膜及正背面电极。参照说明书[0036]-[0041]、图1。
- **未公开特征(C, F, G, H, I, P)**:D2的技术方案核心在于**纯电学手段(Essentially Electrical Means)**,即通过电阻加热(Resistive heating)和电脉冲诱导形成反转层/高掺杂区([0016]-[0017]、[0063]-[0064])。D2显式排除了传统的炉内热扩散(Thermal diffusion),因此**未公开特征C、P**,也**未公开特征F, G, H, I**。
#### 3. D3(JP2012054457A)原文分析
- **公开特征**:
- **A, B, C, D**:公开了在N型或P型硅基板上通过BBr₃/POCl₃热扩散形成高浓度与低浓度掺杂层([0008]、[0010]、图1(f)-(j))。
- **K, L, M, N, O, P, Q, R, S**:公开了双面结构中的钝化/抗反射膜(SiNx)以及通过丝网印刷形成的电极([0011]、[0012]、图1(k)-(m))。
- **未公开特征(F, G, H, I)**:D3虽然在[0021]中提到了“激光掺杂法(レーザードーピング法)”,但其具体实施方式是通过掩模与二次扩散(BBr₃/POCl₃分步热扩散)形成高低浓度区([0016]-[0017]),**并未公开利用热扩散生成的玻璃层进行激光选择性再扩散,更没有公开采用第一功率和第二功率激光照射形成中间低电阻、两侧较高电阻的阶梯高掺杂发射极结构**。
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### 三、 权利要求1特征比对表格
| 权利要求1技术特征 | D1 (US8071418B2) | D2 (US20120048376A1) | D3 (JP2012054457A) |
| A: 正面形成第一电阻低浓度发射层 | 公开 ([0010], [0043]) | 公开 ([0036]) | 公开 ([0008], [0010]) |
| B: 低浓度层具有相反导电类型 | 公开 ([0009], [0029]) | 公开 ([0036]) | 公开 ([0008]) |
| C: 热扩散工艺形成低浓度发射层 | 公开 ([0010], [0043]) | 未公开 (采用电学加热) | 公开 ([0010], [0016]) |
| D: 形成低电阻高浓度发射层 | 公开 ([0009], [0043]) | 公开 ([0036], [0041]) | 公开 ([0008], [0010]) |
| E: 高浓度发射层具第一/第二部分 | 未公开 (均匀高掺杂区) | 未公开 | 未公开 |
| F: 第一功率激光照射玻璃层形成第一部分 | 未公开 (采用离子注入) | 未公开 | 未公开 |
| G: 第二功率激光照射玻璃层形成第二部分 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| H: 第一部分位于第二部分之间 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| I: 第一部分电阻小于第二部分 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| J: 形成高掺杂层后去除玻璃层 | 公开 ([0013], [0045]) | 未公开 | 实质公开 (去除PSG/BSG [0026]) |
| K: 低浓度层上形成绝缘层 | 公开 ([0010], [0030]) | 公开 ([0037]) | 公开 ([0011], [0026]) |
| L: 绝缘层上形成第一电极 | 公开 ([0010], [0031]) | 公开 ([0036]) | 公开 ([0012], [0027]) |
| M: 电极贯穿绝缘层连接高浓度区 | 公开 ([0010], [0033], [0050]) | 公开 ([0041]) | 公开 ([0012], [0028]) |
| N: 背面形成背面场层(BSF) | 公开 ([0010], [0035]) | 公开 ([0038]) | 公开 ([0008], [0010]) |
| O: BSF与基底相同导电类型 | 公开 ([0010], [0035]) | 公开 ([0038]) | 公开 ([0008]) |
| P: 热扩散工艺形成BSF | 公开 ([0010], [0051] 烧结扩散) | 未公开 | 公开 ([0010], [0016]) |
| Q: BSF上形成钝化膜 | 实质公开 (背电极覆盖/钝化 [0035]) | 公开 ([0038]) | 公开 ([0011], [0026]) |
| R: 钝化膜上形成第二电极 | 公开 ([0010], [0031]) | 公开 ([0040]) | 公开 ([0012], [0027]) |
| S: 第二电极贯穿钝化膜连接BSF | 公开 ([0010], [0035], [0051]) | 公开 ([0041]) | 公开 ([0012], [0028]) |
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### 四、 最接近对比文件的选择与技术问题/效果分析
在创造性分析中,**D1(US8071418B2)** 最适合作为**最接近的对比文件**(Closest Prior Art)。
#### 选择理由与技术问题/效果对比:
1. **技术领域与架构高度一致**:D1与目标专利均属于晶体硅选择性发射极(Selective Emitter)太阳能电池的制造方法,且均致力于解决“高掺杂区降低接触电阻”与“浅掺杂区减少复合”的矛盾。
2. **公开的技术特征最多**:D1公开了权利要求1中除激光驱动玻璃层掺杂(F, G)以及高掺杂层内部阶梯电阻分布(E, H, I)之外的**绝大部分技术特征(A-D, J-S)**。
3. **整体技术问题与效果**:
- **D1的技术问题**:如何简化选择性发射极制造流程并减少铁污染带来的少子寿命衰减。D1通过混合离子注入与POCl₃热扩散退火一步法解决。
- **目标专利的区别技术问题**:如何在选择性发射极制作中,既降低主电极接触电阻、容忍丝网印刷的对准偏差(Misalignment),又最大限度减少高掺杂对极区表面复合的负面影响。
- **目标专利的技术效果**:通过第一功率/第二功率激光在PSG玻璃层上直接选择性二次扩散,形成了“中间极低电阻(第一部分)、两侧次低电阻(第二部分/裕度区)”的复合结构,使电极在工艺误差下仍落在低阻区,同时边缘次高电阻区域有效抑制了表面复合。
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### 五、 未被最接近对比文件公开的技术特征及其在其他对比文件中的公开情况
最接近对比文件 D1 未公开的核心特征组合为:**特征E、F、G、H、I**(即:利用两段不同功率的激光束照射热扩散形成的玻璃组成层,形成中间低电阻第一部分、两侧较高电阻第二部分的高浓度发射层结构)。
- **在D2(US20120048376A1)中的公开情况**:**未公开**。D2采用电场/电流加热与诱导反转层,完全不涉及激光照射玻璃层掺杂及两段电阻控制。
- **在D3(JP2012054457A)中的公开情况**:**未公开**。D3虽然提及激光掺杂,但未揭示利用一次热扩散生成的PSG/BSG作为源、利用调功率激光形成中间低阻/两侧次低阻的选择性发射极防对准偏差结构。
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### 六、 无效请求中最薄弱的技术特征点(目标专利的防御堡垒)
若对目标专利CN103390659B提出无效宣告请求,**最薄弱(对无效攻击方最难攻破、对专利权人最稳固)的技术特征是:特征F与特征G的组合(以及由此限定的E、H、I结构特征)**。
#### 代理师深入剖析:
1. **“原位玻璃层 + 双功率激光选择性掺杂”的协同机制**:
权利要求1明确限定了高浓度层是“通过具有第一功率的第一激光束”和“具有第二功率的第二激光束”照射“在低浓度发射层上的玻璃组成层”来形成的。这一工艺特征直接决定了后续结构特征(中间低阻、两侧次低阻)。在现有技术中,通常激光掺杂要么是单次均匀扫描,要么是额外涂布掺杂浆料(Doping paste)。利用热扩散“原位留下的PSG玻璃层”进行两次不同功率的激光二次驱动扩散,具备高度的工艺巧思。
2. **显而易见性(Non-obviousness)极高**:
现有技术(如D1、D3)通常认为高掺杂区(Heavy Doped Region)是一个单一浓度的矩形或抛物线掺杂块。目标专利将其分割为第一部分(低阻)与两侧第二部分(中阻),并在技术效果上与丝网印刷电极的“工艺对准误差(Margin)”建立了强烈的技术关联。本领域技术人员在没有明确教导的情况下,不会产生“使用两种激光功率在原位PSG上打出阶梯电阻”的显而易见的技术动机。
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### 七、 进一步的对比文件检索策略建议
鉴于现有的D1、D2、D3无法组合破坏权利要求1的创造性,若要成功无效目标专利,必须调整检索策略,重点补充**激光处理原位掺杂玻璃层(PSG/BSG)及阶梯掺杂(Step-doped / Multi-resistive / Double-doping)**的相关对比文件:
1. **关键词组合扩展策略**:
- **激光与玻璃层结合**:`(Laser doping OR Laser chemical processing OR Laser driven)` AND `(Phosphosilicate glass OR PSG OR Borosilicate glass OR BSG OR In-situ glass)`
- **分段/阶梯/多重电阻高掺杂区**:`(Selective emitter)` AND `(Dual power OR Multi power OR Two-step laser OR Staircase doping OR Dual sheet resistance OR Alignment margin OR Tolerance region)`
2. **分类号(IPC/CPC)精准锁定**:
- `H01L31/18`(太阳能电池制造工艺)
- `H01L31/0224`(电极结构)
- `H01L31/068`(具有PN结的选择性发射极结构)
- `Y02E10/547`(硅基光伏技术)
3. **重点申请人与实验室检索(追踪2008-2012年间激光选择性发射极技术热潮)**:
- **主要光伏巨头及设备商**:SunPower, Q-Cells, Bosch Solar, SCHMID Group, Manz, Rena, Applied Materials.
- **顶尖光伏研究机构**:Fraunhofer ISE(德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 - 其在2009-2011年间发表过大量激光掺杂PSG的相关论文与专利)、SERIS(新加坡太阳能研究所)、UNSW(新南威尔士大学 - 深入研究过Laser-Doped Selective Emitter)。
4. **追溯同族与引用文献**:
- 重点反查目标专利CN103390659B及其同族(KR1020120048179A、US20130298980A1等)在审查过程中的**审查意见通知书(Office Actions)**及引用的对比文件,寻找审查员曾经调取过的激光掺杂领域对比文件。
作为经验丰富的专利代理师,我将紧密结合目标专利(CN103390659B)的说明书及权利要求书,对权利要求1的技术特征进行法律与技术层面的拆解,并对照三份对比文件(D1: KR1020120026309A、D2: KR1020120026736A、D3: JPWO2012043811A1)展开独立、严谨的对比分析与创造性评估。
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## 一、 基于目标专利说明书的权利要求1技术特征拆解与解释
结合目标专利(CN103390659B)说明书[0006]-[0008]、[0026]-[0081]及附图(图1、图3a-3k),权利要求1的技术特征拆解及技术内涵如下:
* **特征A**:*在半导体基板的正面处形成具有第一电阻的低浓度发射层*
* **说明书解释**:参见[0026]-[0028]及图3b。基板10正面通过杂质掺杂形成第一电阻(高片电阻,如[0051]记载的 $\ge 100\,\Omega/\square$)的正面低浓度掺杂部分210,用以形成浅结发射极,减少复合,提高短路电流密度。
* **特征B**:*使所述低浓度发射层具有与所述半导体基板的导电类型相反的第一导电类型*
* **说明书解释**:参见[0023]-[0026]。如基板为p型,低浓度发射层则掺杂V族元素(如P、As等)呈n型,从而与基板形成pn结。
* **特征C**:*通过热扩散工艺形成所述低浓度发射层*
* **说明书解释**:参见[0056]。在高温加热状态下将杂质气态化合物(如POCl$_3$等)扩散注入基板中。
* **特征D**:*形成具有比所述第一电阻低的第二电阻的高浓度发射层*
* **说明书解释**:参见[0027]-[0028]及[0057]。即正面高浓度掺杂部分220,用于减小与正面第一电极的接触电阻。
* **特征E**:*所述高浓度发射层具有第一部分和第二部分*
* **说明书解释**:参见[0029]及[0043]-[0048]。高浓度发射层220由具有较低电阻的第一区域222(即第一部分)和具有相对较高电阻的第二区域224(即第二部分)构成。
* **特征F**:*所述第一部分通过具有第一功率的第一激光束照射在所述低浓度发射层上的玻璃组成层来形成*
* **说明书解释**:参见[0058]-[0060]及图3c。利用高功率(如1.75~2 J)激光束230照射热扩散遗留的PSG玻璃层212,使PSG中的磷元素高浓度二次扩散入基板,形成低电阻的第一区域222。
* **特征G**:*所述第二部分通过具有第二功率的第二激光束照射在所述低浓度发射层上的所述玻璃组成层来形成*
* **说明书解释**:参见[0058]-[0060]及图3d。利用较低功率(如1~1.5 J)激光束230照射PSG层212,使磷元素以较低浓度二次扩散,形成第二区域224。
* **特征H**:*所述第一部分位于所述第二部分之间*
* **说明书解释**:参见[0048]及图1、图3d。第一区域222居中,第二区域224布置于第一区域222的相对两侧(即左右两侧)。
* **特征I**:*所述第一部分的电阻小于所述第二部分的电阻*
* **说明书解释**:参见[0046]及[0051]。第一区域222电阻较小(如 30~70 $\Omega/\square$),第二区域224电阻相对较高(如 80~90 $\Omega/\square$)。
* **特征J**:*在形成所述高浓度发射层之后,去除所述玻璃组成层*
* **说明书解释**:参见[0063]及图3e。激光推动掺杂完成后,使用酸蚀剂(HF或HCl)洗去PSG玻璃层212。
* **特征K**:*在所述低浓度发射层上形成绝缘层*
* **说明书解释**:参见[0030]-[0033]及[0064](图3f)。即在正面发射层上形成氮化硅等减反射膜/钝化绝缘膜22。
* **特征L**:*在所述绝缘层上形成第一电极*
* **说明书解释**:参见[0034]及[0075](图3k)。在减反射膜上方印刷或沉积金属指状/总线电极24。
* **特征M**:*所述第一电极的每一个延伸穿过在所述半导体基板的正面处的所述绝缘层,以电连接到所述高浓度发射层*
* **说明书解释**:参见[0035]及[0077]。第一电极24通过烧穿(fire-through)或激光打孔贯穿绝缘层22,且考虑工艺配准误差,电极主干接触第一区域222,部分边缘覆盖第二区域224。
* **特征N**:*在所述半导体基板的背面处形成背面场层*
* **说明书解释**:参见[0035]-[0038]及[0065](图3g)。在基板背面形成背面场(BSF)层30。
* **特征O**:*使所述背面场层具有与所述半导体基板的导电类型相同的导电类型*
* **说明书解释**:参见[0035]。例如基板为p型时,背面场层同为掺杂III族元素(如B)的高浓度p型层。
* **特征P**:*通过热扩散工艺形成所述背面场层*
* **说明书解释**:参见[0066]-[0067]。通过热扩散在背面形成BSF低浓度掺杂部分310及BSG玻璃层312。
* **特征Q**:*在所述背面场层上形成钝化膜*
* **说明书解释**:参见[0039]-[0041]及[0074](图3j)。在背面形成透明钝化绝缘膜32。
* **特征R**:*在所述钝化膜上形成第二电极*
* **说明书解释**:参见[0042]及[0075](图3k)。在背面钝化膜上形成第二电极34。
* **特征S**:*所述第二电极的每一个延伸穿过在所述半导体基板的背面处的所述钝化膜,以电连接到所述背面场层*
* **说明书解释**:参见[0042]及[0077]。第二电极34穿透钝化膜32与背面场层30实现电接触。
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## 二、 对比文件技术特征比对与出处分析
现将各对比文件(附公开号)对权利要求1技术特征的公开情况进行详细剖析:
1. **D1: KR1020120026309A(韩国发明公开)**
* **公开特征**:公开了基板、发射层、减反射膜及正背面电极(特征A、B、K、L、M、R、S部分对应)。
* **差异/未公开特征**:D1明确强调**放弃热扩散工艺**,改用**离子注入工艺(Ion Implantation)**来形成发射层(见D1说明书[0001]、[0011]-[0012]、[0026]),因此**未公开特征C及P**;D1未涉及激光照射玻璃层形成高浓度发射层,亦未公开分阶功率激光形成两种电阻区域(**未公开特征D、E、F、G、H、I、J**);D1未明确提及背面热扩散形成的同导电型背面场层(**未公开特征N、O、P、Q**)。
2. **D2: KR1020120026736A(韩国发明公开)**
* **公开特征**:公开了通过热扩散形成低浓度发射层(特征A、B、C),扩散时表面生成PSG/BSG玻璃层(特征J前置条件);通过在玻璃层上涂布有机胶浆图案并酸洗刻蚀,保留局部玻璃层作为源,再次热处理扩散形成高浓度选择性发射极(特征D、E部分)。
* **差异/未公开特征**:D2使用“有机胶浆丝网印刷+酸洗刻蚀+二次退炉”的方式来图案化玻璃层并二次扩散(见D2[0010]-[0013]、[0023]-[0030]),**完全没有使用激光束**,更未公开通过**调节激光功率(第一功率/第二功率)**来刻画“第一部分位于第二部分之间”且“第一部分电阻小于第二部分电阻”的双重电阻阶梯结构(**未公开特征F、G、H、I**);D2未展开背面场层结构及背面钝化膜穿透(**未公开特征N、O、P、Q、R、S**)。
3. **D3: JPWO2012043811A1(日本/国际再公表专利)**
* **公开特征**:主要关注导电浆料(含银粉、玻璃粉、烧结抑制剂)及烧穿制程(特征L、M、R、S)。D3[0061]提到了通过热扩散/激光重掺杂形成第4半导体层(高浓度发射层)。
* **差异/未公开特征**:D3仅提到了利用激光照射磷玻璃使磷再扩散形成高浓度层(特征D、F),但完全没有提及**区分第一功率和第二功率**去形成**两种不同电阻区域(第一部分与第二部分)**的阶梯式高浓度发射层结构(**未公开特征E、G、H、I**)。
### 权利要求1与对比文件特征比对表
| 权利要求1技术特征 | D1 (KR1020120026309A) | D2 (KR1020120026736A) | D3 (JPWO2012043811A1) | 结论/比对说明 |
| 特征A(正面低浓度发射层) | 毫无异议公开<br>([0006],[0026]) | 毫无异议公开<br>([0006],[0020]) | 毫无异议公开<br>([0026],[0043]) | 三者均公开 |
| 特征B(发射层相反导电型) | 毫无异议公开<br>([0006],[0026]) | 毫无异议公开<br>([0006],[0020]) | 毫无异议公开<br>([0020],[0026]) | 三者均公开 |
| 特征C(热扩散形成低浓度发射层) | 未公开<br>(D1采用离子注入[0012]) | 毫无异议公开<br>([0006],[0019]) | 毫无异议公开<br>([0043]) | D2、D3公开 |
| 特征D(形成低电阻高浓度发射层) | 实质公开<br>([0015],[0031]) | 毫无异议公开<br>([0009],[0030]) | 毫无异议公开<br>([0061]) | 三者均公开 |
| 特征E(高浓度发射层含第一、二部分) | 未公开 | 未公开 | 未公开 | 均未公开 |
| 特征F(第一功率激光照射玻璃层形成第一部分) | 未公开 | 未公开<br>(D2采用印刷胶浆+刻蚀[0011]) | 实质公开<br>([0061]公开激光推动PSG再扩散) | 仅D3部分提及激光推动PSG |
| 特征G(第二功率激光照射玻璃层形成第二部分) | 未公开 | 未公开 | 未公开 | 均未公开 |
| 特征H(第一部分位于第二部分之间) | 未公开 | 未公开 | 未公开 | 均未公开 |
| 特征I(第一部分电阻小于第二部分) | 未公开 | 未公开 | 未公开 | 均未公开 |
| 特征J(形成高浓度层后去除玻璃层) | 未公开 | 毫无异议公开<br>([0031]) | 毫无异议公开<br>([0044]) | D2、D3公开 |
| 特征K(正面绝缘层/减反射膜) | 毫无异议公开<br>([0024],[0025]) | 毫无异议公开<br>([0007],[0020]) | 毫无异议公开<br>([0020],[0046]) | 三者均公开 |
| 特征L(绝缘层上形成第一电极) | 毫无异议公开<br>([0006],[0028]) | 毫无异议公开<br>([0006],[0007]) | 毫无异议公开<br>([0021],[0049]) | 三者均公开 |
| 特征M(第一电极穿透绝缘层电连接) | 毫无异议公开<br>([0006],[0028]) | 毫无异议公开<br>([0006],[0007]) | 毫无异议公开<br>([0049]烧穿) | 三者均公开 |
| 特征N(背面形成背面场层BSF) | 实质公开<br>([0006],[0028]) | 实质公开<br>([0006],[0007]) | 毫无异议公开<br>([0028],[0047]) | 三者均公开 |
| 特征O(背面场层同导电型) | 实质公开<br>([0006]) | 实质公开<br>([0006]) | 毫无异议公开<br>([0028]) | 三者均公开 |
| 特征P(热扩散形成背面场层) | 未公开 | 实质公开<br>([0007]) | 毫无异议公开<br>([0047]) | D2、D3公开 |
| 特征Q(背面钝化膜) | 未公开 | 未公开 | 毫无异议公开<br>([0058]PERC结构) | 仅D3公开 |
| 特征R(钝化膜上形成第二电极) | 毫无异议公开<br>([0006]) | 毫无异议公开<br>([0006]) | 毫无异议公开<br>([0021],[0052]) | 三者均公开 |
| 特征S(第二电极穿透钝化膜连接) | 毫无异议公开<br>([0006]) | 毫无异议公开<br>([0006]) | 毫无异议公开<br>([0052],[0058]) | 三者均公开 |
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## 三、 最接近的对比文件(Closest Prior Art)分析
在评估本专利整体解决的技术问题与技术效果时:
1. **目标专利要解决的核心技术问题**:如何在利用工艺简单、成本低廉的热扩散玻璃层(PSG)作为二次掺杂源的前提下,解决电极对准工艺误差(Margin)与高掺杂区表面载流子复合严重(导致开路电压 $V_{oc}$ 和填充因子降低)之间的矛盾。
2. **目标专利达到的技术效果**:通过不同功率激光(第一功率与第二功率)在同一玻璃层上分区照射,制备出“中间超低电阻(第一部分)+ 两侧中低电阻(第二部分)”的阶梯型高浓度发射极。既能容忍电极印刷偏差,又能将极低电阻区域限制在电极正下方,最大程度减少边缘露出的高浓度区的复合,大幅提升光伏转换效率。
### 最接近对比文件筛选:
* **最接近对比文件1:D3 (JPWO2012043811A1)**
* **理由**:D3公开了完整的双面电极太阳电池制造流程(包含热扩散形成发射层、热扩散形成BSF、背面钝化膜PERC结构以及电极烧穿技术)。更重要的是,**D3在段落[0061]明确公开了利用热扩散保留的磷玻璃(PSG),通过激光照射使磷元素再扩散形成高浓度发射层(第4半导体层)的技术方案**。这与本专利的技术领域、基本工艺路线最为接近。
* **最接近对比文件2:D2 (KR1020120026736A)**
* **理由**:D2的核心技术主题就是“如何利用热扩散产生的PSG/BSG玻璃层作为掺杂源来形成选择性发射极(Selective Emitter)”。其解决的问题(利用残留玻璃层免去额外掺杂源)与本专利高度重合。
**结论**:在创造性分析中,**D3最适合作为第一最接近对比文件**(提供了激光推动PSG再扩散及完整的PERC电池结构框架);**D2适合作为补充的最接近对比文件**(聚焦于利用热扩散PSG层形成选择性发射极)。
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## 四、 未被最接近对比文件公开的特征与最薄弱技术特征分析
### 1. 未被最接近对比文件公开的特征
经过与D3(以及D1、D2)的全面比对,**没有任何一份对比文件**公开了以下组合特征(即特征E、G、H、I及F的组合):
> **“高浓度发射层分为第一部分与第二部分;第一部分由第一功率的第一激光束照射玻璃层形成,第二部分由第二功率的第二激光束照射玻璃层形成;第一部分位于第二部分之间;且第一部分的电阻小于第二部分的电阻。”**(即**双功率激光调控的阶梯式/三明治式电阻选择性发射极**)。
### 2. 无效请求中最薄弱的技术特征分析
从专利无效宣告的实务角度来看,本专利权利要求1**最薄弱的技术特征**在于:
* **薄弱点**:**“使用不同功率的激光束照射形成不同电阻的两个区域”**(特征F与G的区分)。
* **法律与技术攻防视角**:
1. **公知常识/技术惯用手段挑战**:在光伏激光掺杂(LDSE)领域,调节激光器功率(或能量密度/脉冲频率)以控制掺杂深度和表面片电阻是本领域技术人员(POSITA)的基本公知常识。
2. **显而易见性推导**:对准误差(Alignment Margin)是印刷电极工艺中极其常见的工程问题。为了防止电极对偏落到高电阻浅结区,本领域技术人员有强烈的动机在主接触区两侧设置过渡缓冲区(即第二部分)。一旦技术人员想做这种“阶梯式”掺杂分布,利用现有激光设备“调低功率跑两侧、调高功率跑中间”属于极为直接、显而易见的技术手段。
3. 因此,如果请求人能够补充一份**公开了“双重电阻/过渡区选择性发射极”**或者**“多重功率激光掺杂控制片电阻”**的光伏文献(即使该文献使用的是其他固态掺杂源或气体源),与D3结合,权利要求1的创造性将面临极大的毁坏风险。
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## 五、 进一步的对比文件检索策略建议
为了一举击穿权利要求1的创造性防线(尤其是攻克“双功率激光形成阶梯电阻高浓度区”这一核心特征),建议采取以下阶梯式检索策略:
### 1. 核心特征组合关键词与分类号(IPC/CPC)
* **核心概念**:激光掺杂(Laser Doping)、选择性发射极(Selective Emitter)、不同功率/能量(Different Power / Energy / Fluence)、阶梯掺杂/梯度电阻(Step / Gradated / Multi-resistance / Buffer region)、硅玻璃/PSG(Phosphorus Silicate Glass / Dopant Layer)。
* **推荐IPC/CPC分类号**:
* `H01L31/068`(具体适用于pn结或表面层的太阳能电池结构)
* `H01L31/18`(太阳能电池或其部件的制造工艺)
* `H01L21/227` / `H01L21/268`(利用激光束的热扩散/热处理掺杂)
### 2. 检索式设计建议(以Derwent Innovation / Google Patents syntax为例)
* **策略一(精准打击双功率/双能量激光掺杂)**:
* `(Laser NEAR2 (power OR energy OR fluence OR intensity)) AND (selective emitter OR dopant OR PSG OR BSG) AND (gradient OR step OR multi* OR "first portion" OR buffer OR edge) AND (resistance OR sheet resistance OR ohm)`
* **策略二(基于高浓度区两侧缓冲过渡区结构)**:
* `((selective emitter) NEAR3 (shoulder OR buffer OR flank OR transition OR "second region" OR "second portion")) AND (laser OR "heat-treatment") AND (solar OR photovoltaic)`
* **策略三(追踪重点申请人与技术先驱)**:
* 重点检索在2010年~2012年期间(本专利优先权日2012年5月7日之前)在**激光掺杂选择性发射极(LDSE)**领域布局深厚的机构,如:
* **新南威尔士大学(UNSW)**(激光掺杂电池技术发源地)
* **韩华新能源(Hanwha Q CELLS)**、**LG Electronics**(本专利同系韩国巨头)
* **Am衝/Manz/Coherent/IPG** 等光伏激光设备制造商的早期专利。
### 3. 补强对比文件检索目标
寻找一份**D4**,其明确记载了以下任一技术方案:
1. 采用第一功率激光照射掺杂层形成高掺杂主区,采用第二功率(较低功率)照射形成两侧副区/缓冲区,用以降低电极对准误差带来的表面复合;
2. 高浓度发射极包括接触高掺杂区及两侧的低高掺杂过渡区(阶梯电阻结构)。
将 **D3(公开热扩散PSG+激光推动再扩散整体框架)+ D4(公开激光分功率形成阶梯电阻过渡区)** 进行结合,将能够形成无比坚固的 633 条款(创造性)无效证据链。
作为一名经验丰富的专利代理师,我针对目标专利授权权利要求1,紧密结合授权文本说明书及对比文件(D1:JPH04356972A、D2:JPS63148685A)进行深度法律与技术比对分析。
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## 一、 说明书对权利要求1技术特征的解释与定义
根据《专利法》及审查指南,权利要求书的解释应紧密结合说明书及附图。目标专利(CN103390659B)说明书中对权利要求1关键特征的阐释如下:
1. **高浓度发射层及其第一部分/第二部分(特征D、E、F、G、H、I):**
* **结构与布置(特征E、H):** 参照说明书图1及第[0027]-[0029]段,发射层20为选择性发射极结构。高浓度发射层(正面高浓度掺杂部分220)包括第一区域222和第二区域224。第一区域222位于中间,两旁为第二区域224(即第一部分位于第二部分之间)。
* **激光照射与电阻关系(特征F、G、I):** 参照第[0057]-[0060]段及图3c-3d,高浓度发射层是通过对热扩散形成的玻璃组成层(PSG,212)选择性施加激光束照射形成的。第一部分(222)采用**第一功率(高功率,如1.75J~2J)**激光照射,实现高掺杂浓度和低电阻(如30Ω/sq~70Ω/sq);第二部分(224)采用**第二功率(较低功率,如1J~1.5J)**激光照射,实现较低掺杂浓度和高于第一部分的电阻(如80Ω/sq~90Ω/sq)。
* **技术目的:** 第[0045]-[0047]段指出,为应对电极印刷时的对准偏差(工艺裕度),将第一部分(222)设为高概率接触电极的低阻区,将第二部分(224)设为仅在偏差时接触电极的工艺裕度区。这样既能保证良好接触,又减少了裕度区的高浓度表面复合。
2. **第一电极穿过绝缘层电连接(特征K、L、M):**
* 参照说明书第[0030]-[0034]、[0075]-[0077]段,低浓度发射层上覆盖绝缘层(减反射膜22)。第一电极24通过烧穿工艺(fire through)或在绝缘层开孔,穿过绝缘层与高浓度发射层(220,尤其是第一区域222)实现电连接。
3. **背面结构(特征N、O、P、Q、R、S):**
* 参照说明书第[0035]-[0042]、[0065]-[0077]段,基板背面通过热扩散工艺形成同导电类型的背面场层(BSF,30),其上形成钝化膜32,第二电极34延伸穿过钝化膜电连接至背面场层。
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## 二、 对比文件特征比对与文本详细出处
### 1. 对比文件基本信息
* **D1:** JPH04356972A(公开号:特开平04-356972)
* **D2:** JPS63148685A(公开号:特开昭63-148685)
### 2. 特征比对表格(针对权利要求1)
| 权利要求1技术特征 | D1(JPH04356972A)公开情况及详细出处 | D2(JPS63148685A)公开情况及详细出处 |
| A: 正面形成具有第一电阻的低浓度发射层 | 实质公开: 第[0023]段,E区激光能量最低,形成接合最浅、方阻最高的N型半導体層(1)。表1显示E区面抵抗为1000Ω/□。 | 实质公开: 第[0001]段“作用”及第[0001]段“实施例”第3页,高シート抵抗部13(50~150Ω/口)。 |
| B: 低浓度发射层与基板导电类型相反 | 公开: 第[0003]段、第[0023]段,P型半導体基板10上形成N型半導体層1。 | 公开: 第[0001]段“实施例”,硅基板5上涂布磷玻璃(PSG)形成PN结。 |
| C: 通过热扩散工艺形成低浓度发射层 | 未公开(相抵触): 第[0023]段、[0024]段明确采用激光掺杂(エキシマレーザドープ)直接形成,非热扩散。第[0015]段排除了传统热扩散。 | 公开: 第[0001]段“实施例”,采用涂布PSG膜并在炉内加热的固相热扩散工艺。 |
| D: 形成比第一电阻低的第二电阻的高浓度发射层 | 实质公开: 第[0028]段及表1,A~D区接合深度深、面抵抗低(A区为20~30Ω/□,B/C/D依次递增但均小于E区)。 | 公开: 第[0001]段“作用”及“实施例”,电极直下形成低シート抵抗部12(10~40Ω/口)。 |
| E: 高浓度发射层具有第一部分和第二部分 | 公开: 第[0028]段、图4,集电极直下包含A区(深度最深/电阻最低)以及侧边的B、C、D区(梯度变浅/电阻递增)。A可对应第一部分,B/C/D对应第二部分。 | 实质公开: 第[0001]段“实施例”第3页及第5图,采用具有多阶段吸收膜(O, D, E, F, G部)的滤光片20,形成多级梯度的低电阻区。 |
| F: 第一部分通过具有第一功率的第一激光束照射在玻璃组成层形成 | 未公开: D1虽然使用激光(第[0023]段),但气体为PCl3/PH3等气相反应气体(第[0023]、[0025]段),并非照射在“玻璃组成层(如PSG)”上。 | 未公开: D2采用灯加热装置(ランプ加熱装置,第[0001]段),非激光束照射。 |
| G: 第二部分通过具有第二功率的第二激光束照射在玻璃组成层形成 | 未公开: 同特征F,D1使用气相激光掺杂,且无“玻璃组成层”;D2使用灯加热。 | 未公开: 同特征F。 |
| H: 第一部分位于第二部分之间 | 公开: 第[0028]段、图4,A区(最深/电阻最低)位于集电极直下中心,左右两侧对称分布着较浅的B、C、D区。 | 实质公开: 第5图及第3图,滤光片不同透过率区域使高浓度区呈现中心低阻、两侧梯度的分布。 |
| I: 第一部分的电阻小于第二部分的电阻 | 公开: 第[0029]段表1,A区面抵抗(20~30Ω/□)小于B区(40Ω/□)、C区(70Ω/□)、D区(100Ω/□)。 | 实质公开: 第[0001]段“实施例”及第5图,多阶段吸收膜形成的中心电极区电阻低于边缘过渡区。 |
| J: 形成高浓度发射层后,去除玻璃组成层 | 未公开: D1无玻璃组成层形成;D2未明确记载扩散后清洗去除PSG的步骤(属于本领域公知常识)。 | 未公开/公知常识: D2未明文写出,但热扩散后酸洗去除PSG膜为常规工序。 |
| K: 在低浓度发射层上形成绝缘层 | 公开: 第[0003]段、第[0031]段,形成SiO2膜2及TiO2反射防止膜3。 | 公开: 第[0001]段“实施例”第3页及第4图,形成反射防止膜15。 |
| L: 在绝缘层上形成第一电极 | 公开: 第[0003]段、第[0032]段,在反射防止膜3表面形成集电极5。 | 公开: 第[0001]段“作用”及第4图,形成表电極14。 |
| M: 第一电极穿过绝缘层电连接到高浓度发射层 | 公开: 第[0003]段、第[0032]段,金属膏印刷后烧结,“貫通して...N型半導体層1と接する焼成貫通型(fire-through)”。 | 公开: 第4图,表电极14穿透绝缘层连接低シート抵抗部12。 |
| N: 半导体基板背面形成背面场层(BSF) | 公开: 第[0003]段、第[0031]段,裏面にBSF(バックサーフェスフィールド)層4を形成。 | 公开: 第[0001]段“实施例”第3页及第4图,形成P+層16。 |
| O: 背面场层导电类型与基板相同 | 公开: 第[0003]段,P型基板上形成P+型BSF层。 | 公开: 第4图,P型基板上形成P+层16。 |
| P: 通过热扩散工艺形成背面场层 | 公开: 第[0003]段、第[0031]段,印刷Al膏后在700℃下烧结形成BSF层(铝热扩散/合金化)。 | 公开: 第[0001]段“实施例”及第4图,通过背电极烧结形成P+层。 |
| Q: 在背面场层上形成钝化膜 | 未公开: D1背面无钝化膜,直接形成全面积/图案化铝电极。 | 未公开: D2背面未记载钝化膜。 |
| R: 在钝化膜上形成第二电极 | 未公开(部分公开): 仅公开了形成裏面電極6(第[0003]段),但无钝化膜。 | 未公开(部分公开): 仅公开了裏電極17(第4图)。 |
| S: 第二电极穿过钝化膜电连接到背面场层 | 未公开: 因缺乏背面钝化膜,故无穿透钝化膜特征。 | 未公开: 同上。 |
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## 三、 最接近对比文件的选择与整体分析
在评估本专利的创造性时,需从**整体解决的技术问题**与**技术效果**出发选择最接近的对比文件:
### 1. 技术问题与技术效果匹配度分析
* **目标专利解决的问题与效果:** 解决选择性发射极在电极印刷对准偏差时的表面复合问题及工艺复杂性。通过**热扩散预先形成玻璃层(PSG)+ 双功率激光照射玻璃层二次扩散**,一次性兼顾了低阻接触区(第一部分)、裕度过渡区(第二部分)与高阻受光区(低浓度发射层),提升了太阳能电池转换效率,且制造工艺极度简化。
* **D1的分析:** D1致力于解决传统热扩散接合深度单一、直列抵抗大及高热破坏少子寿命的问题(第[0015]-[0020]段)。其手段是**完全摒弃热扩散**,直接采用**气相激光掺杂**形成具有深度/电阻梯度的扩散层(A~E区)。
* **D2的分析:** D2致力于通过单次扩散工序直接形成兼具低电阻电极区和高电阻受光区的接合结构(第[0001]段“作用”)。其手段是**热扩散(PSG涂布+灯加热)**,并利用具有不同透过率的滤光片(遮へい板/过滤器)来实现面内电阻梯度变化。
### 2. 结论:最接近对比文件的推荐
**D1 和 D2 均适合作为最接近的对比文件(存在多个最接近对比文件):**
1. **选择 D1 作为最接近对比文件:**
* **理由:** D1公开了**最为相近的选择性发射极微观结构**(特征A, B, D, E, H, I)。D1的A区即为第一部分,B/C/D区即为第二部分,E区为低浓度发射层,且明确给出了中心低阻、边缘阶梯递增的电阻分布,完全契合目标专利为了应对对准偏差所设计的梯度电阻结构。
2. **选择 D2 作为最接近对比文件:**
* **理由:** D2在**工艺路线(热扩散架构)**上与目标专利更为接近。D2采用了“涂布PSG + 热加热扩散”的方案,且同样追求“简化工艺、单次/连续形成梯度电阻”。
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## 四、 未被最接近对比文件公开的技术特征分析
以 **D1 为最接近对比文件** 时,未被 D1 公开的特征包括:
1. **特征C:** 通过热扩散工艺形成低浓度发射层(D1采用气相激光掺杂)。
2. **特征F、G:** 通过**第一功率/第二功率的激光束照射玻璃组成层(PSG)**来形成第一部分与第二部分高浓度发射层(D1利用激光在PCl3气体中直接光化学/热解掺杂,无PSG玻璃层)。
3. **特征J:** 形成高浓度发射层后去除玻璃组成层。
4. **特征Q、R、S:** 背面形成钝化膜,以及第二电极延伸穿过背面钝化膜电连接至背面场层(背面PERC/钝化接触结构特征)。
以 **D2 为最接近对比文件** 时,未被 D2 公开的特征包括:
1. **特征F、G:** 采用**不同功率的激光束照射**来形成第一部分和第二部分(D2采用灯加热+光滤光片/遮光板控制光强)。
2. **特征Q、R、S:** 背面钝化膜及穿透钝化膜的第二电极结构。
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## 五、 无效请求中最薄弱的技术特征分析
若针对权利要求1发起专利无效宣告请求,**最薄弱的技术特征(即专利权人的“防守阵地” / 无效发起人的重点突破口)**是:
### 核心薄弱特征:**特征F与特征G(双功率激光照射玻璃组成层形成第一/第二部分高浓度发射层)**
* **薄弱原因分析:**
1. **技术手段的显而易见性(结合D1与D2或公知常识):**
* D2已经教导了“利用热扩散在基板上涂布PSG玻璃层,并通过控制区域热辐射能量(滤光片)来一次性形成多段电阻梯度(低阻区与过渡区)”。
* D1已经教导了“利用激光束的不同能量密度(照射功率)可以精确控制硅基板的熔融深度与掺杂浓度,进而形成多段梯度电阻区(表1)”。
* 本领域技术人员在面对D2“如何在涂布PSG的热扩散工艺中更灵活、更精准地实现局部多级掺杂”这一技术问题时,结合D1中激光能量可调、定点加热的教导,极其容易想到**用“可调功率的激光束”替代D2中的“灯加热+滤光的Mask”**,直接照射在PSG层上进行选择性二次重掺杂(Laser Doping from PSG)。
2. **背面钝化特征(Q、R、S)的公知常识化:**
* 背面钝化膜及电极穿透钝化膜(PERC电池结构)在太阳能电池领域属于极为常规的提高效率手段(如SiNx或Al2O3/SiNx叠层钝化+激光开槽/烧穿电极)。若补充结合一份公开PERC电池背面结构的常规对比文件(D3),特征Q、R、S将被轻松拼凑组合。
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## 六、 进一步的对比文件检索策略建议
为了彻底摧毁权利要求1的创造性,建议发起第二轮针对性检索,重点补充以下两类对比文件:
### 1. 针对“激光照射PSG玻璃层进行多段/双功率重掺杂”(特征F、G)的检索策略
* **检索目标:** 寻找在热扩散形成PSG(磷硅玻璃)或BSG(硼硅玻璃)后,利用**激光(Laser Doping)**且通过**调节激光功率/能量(Multiple Laser Power / Energy Density)**在不同区域形成不同电阻/深度的选择性发射极的专利或文献。
* **关键词组合(中/英/日):**
* `(PSG OR 磷硅玻璃 OR 硅玻璃 OR glass layer) AND (激光 OR laser) AND (功率 OR 能量 OR power OR energy OR fluence) AND (选择性发射极 OR selective emitter OR 高浓度 OR 梯度 OR 裕度 OR margin)`
* 日本文献关键词:`レーザドーピング` (激光掺杂), `PSG`, `出力` (输出/功率), `選択的エミッタ` (选择性发射极), `シート抵抗` (方阻)。
* **分类号(IPC/CPC):**
* `H01L31/068`、`H01L31/18`、`H01L21/227`、`Y02E10/50`。
### 2. 针对“背面钝化及烧穿/穿透电极”(特征Q、R、S)的检索策略
* **检索目标:** 结合常规PERC电池技术,证明在背面场层上覆盖钝化膜(如Al2O3、SiNx)并将背面电极穿透钝化膜(开孔或烧穿)电连接属于本领域的公知常识或常规技术选择。
* **检索方向:** 2012年(目标专利优先权日2012年5月7日)之前的PERC太阳电池制造方法专利。
这里为您提供一份严谨、专业的专利无效/创造性分析报告。
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## 一、 权利要求技术特征的解构与说明书映射分析
根据本案目标专利授权文本(**CN103390659B**),权利要求1的19个技术特征(A~S)在说明书中的具体实施例、附图及技术逻辑解释如下:
* **特征A~C(低浓度发射层)**:在P型硅基板10正面,通过热扩散(如外源扩散加温)掺杂V族杂质(如磷P)形成第一导电类型(N型)的正面低浓度掺杂部分210(即低浓度发射层)。其方阻处于高电阻状态(如100 $\Omega/\square$ 以上),用于形成浅结以减少表面复合,增强短路电流(说明书 [0026], [0028], [0056], 图3b)。
* **特征D~I(低功率/高功率激光重掺杂形成双阶高浓度发射层)**:
* **特征D/E/H/I**:在低浓度发射层210上形成第一部分222(高功率激光区,方阻更低,如30-70 $\Omega/\square$)与第二部分224(低功率激光区,方阻介于第一部分与低浓度发射层之间,如80-90 $\Omega/\square$)。结构上,第一部分222位于两个第二部分224之间(即“低方阻-极低方阻-低方阻”的梯度过渡结构)(说明书 [0029], [0046], [0051], 图1)。
* **特征F/G**:利用热扩散步骤中**原位形成**的玻璃组成层212(如PSG/磷硅玻璃),分别施加不同功率的第一激光束与第二激光束。高功率激光(1.75–2 J)驱动PSG中的杂质深度/高浓度扩散形成第一部分222;低功率激光(1–1.5 J)驱动较少杂质扩散形成第二部分224,用于提供工艺对准裕度(说明书 [0056]–[0060], 图3c, 3d)。
* **特征J~M(正面后续处理与电极接触)**:去除PSG层后沉积减反射/绝缘层22(如SiN),印刷第一电极24(指状电极/总线电极),并通过烧贯(Fire-through)穿透绝缘层,使电极在对准裕度允许范围内至少部分接触低方阻的第一部分222,减少接触电阻(说明书 [0033], [0064], [0077], 图3e–3f, 3k)。
* **特征N~S(背面背场层及电极结构)**:在基板背面通过热扩散(如掺杂硼B形成BSG)形成与基板同类型(P型)的背面场层30,在其上形成钝化膜32,第二电极34穿透钝化膜与背面场层电极连接(说明书 [0036], [0066]–[0067], [0074]–[0076], 图3g, 3j, 3k)。
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## 二、 对比文件特征比对明细表(含原文出处)
### 1. 对比文件基本信息
* **D1**:`WO2006117975A1`(公开日:2006年11月9日)
* **D2**:`WO2012043811A1`(公开日:2012年4月5日)
### 2. 特征比对表
| 权利要求1技术特征 | D1 (WO2006117975A1) 披露情况与原文出处 | D2 (WO2012043811A1) 披露情况与原文出处 |
| 特征A:正面低浓度发射层(第一电阻) | 实质公开:说明书 [0031]段“...気相拡散ソース雰囲気下...気相拡散により形成される...第2拡散層 3(低濃度拡散層...)...シート抵抗は、80から110 Ω/□”。 | 实质公开:说明书 [0051]段“...気相熱拡散法で第2半導体層3を形成した。このとき、第2半導体層3のシート抵抗は70Ω/□であった。” |
| 特征B:第一导电类型与基板相反 | 实质公开:说明书 [0027]段“...第1導電型とは反対導電型の第1拡散層である高濃度エミッタ層 2...低濃度エミッタ層 3...”;[0029]段“第1導電型が p型の単結晶シリコン基板”。 | 实质公开:说明书 [0020]段“第1半導体層2(p型)...逆の導電型を呈する層(第2半導体層3,n型)”。 |
| 特征C:热扩散工艺形成低浓度发射层 | 实质公开:说明书 [0031]段“...POCl3等の気相拡散ソース雰囲気下、880℃で30分間保持して気相拡散熱処理を行ない...”。 | 实质公开:说明书 [0051]段“...POCl3を拡散源とした気相熱拡散法で第2半導体層3を形成した...”。 |
| 特征D:高浓度发射层电阻(第二电阻)低于第一电阻 | 实质公开:说明书 [0031]段“...第1拡散層 2(高濃度拡散層...)と...導電率が低い第2拡散層 3...ドーパントの表面濃度は 2 × 10^20 cm^-3 程度...”。 | 未公开(D2全篇未探讨具有比第一电阻更低的选择性高浓度发射层结构,仅讨论电极浆料烧贯)。 |
| 特征E:高浓度发射层具第一部分和第二部分 | 未公开:仅公开通过印制掺杂膏体+气相扩散一次性形成单一相的第1扩散层(高浓度层),未划分第一/第二部分。 | 未公开。 |
| 特征F:高功率激光照射玻璃层形成第一部分 | 未公开:D1采用浆料印刷(スクリーン印刷機)+热扩散,未采用激光束(Laser)驱动玻璃层掺杂。 | 未公开。 |
| 特征G:低功率激光照射玻璃层形成第二部分 | 未公开。 | 未公开。 |
| 特征H:第一部分位于第二部分之间 | 未公开。 | 未公开。 |
| 特征I:第一部分电阻小于第二部分电阻 | 未公开。 | 未公开。 |
| 特征J:形成高浓度发射层后去除玻璃层 | 实质公开:说明书 [0034]段“...表面に形成されたリンガラスをフッ酸でエッチングした後...”。 | 实质公开:说明书 [0051]段“フッ酸溶液による燐ガラスのエッチング除去...”。 |
| 特征K:发射层上形成绝缘层(减反射膜) | 实质公开:说明书 [0034]段“...エミッタ層上に表面保護膜(パッシベーション膜)兼反射防止膜 4として例えば窒化膜を堆積する”。 | 实质公开:说明书 [0021]段“...反射防止層4を備えている...窒化シリコン膜からなる反射防止層...”。 |
| 特征L:绝缘层上形成第一电极 | 实质公开:说明书 [0035]段“...受光面1a側にも...幅80μmのAg電極を印刷し...”。 | 实质公开:说明书 [0023]段“...第1面9a上に設けられた第1電極5...”。 |
| 特征M:电极延伸穿过绝缘层电连接到高浓度发射层 | 实质公开:说明书 [0035]–[0036]段“...アライメント機構を利用し、高濃度エミッタ層 2に櫛形電極が乗るよう印刷...焼成を行い...”。 | 实质公开:说明书 [0052]段“...ファイヤースルー法によって反射防止層4を突き破り半導体基板1の第2領域1b上に第1電極5の下地電極層が形成される”。 |
| 特征N:背面形成背面场层(BSF) | 实质公开:说明书 [0027]段“...BSF層 5が受光面の裏面 1bに形成...”。 | 实质公开:说明书 [0022]段“...第2面9b側に設けられるBSF(Back-Surface-Field)領域7...”。 |
| 特征O:背面场层与基板导电类型相同 | 实质公开:说明书 [0027]段“...第1導電型と同一導電型の拡散層である BSF層 5...”。 | 实质公开:说明书 [0022]段“BSF領域7は第1半導体層2と同一の導電型を呈している...”。 |
| 特征P:热扩散工艺形成背面场层 | 实质公开:说明书 [0004]段“...裏面に印刷したアルミニウムの焼成は...BSF...となる p+高濃度層を形成する”;[0051]–[0052]段“...ボロンを含んだペースト...980℃...”。 | 实质公开:说明书 [0052]段“...三臭化ボロン(BBr3)を拡散源とした熱拡散法...アルミニウムペースト...熱処理...”。 |
| 特征Q:背面场层上形成钝化膜 | 实质公开:说明书 [0053]段“...両面に窒化膜等のパッシベーション膜兼反射防止膜 4及び裏面パッシベーション膜 11...堆積する”。 | 实质公开:说明书 [0053]段“...第2面9b側にパッシベーション膜を設けてもよい...”。 |
| 特征R:钝化膜上形成第二电极 | 实质公开:说明书 [0054]段“...両面の高濃度拡散層にあわせ、櫛形電極パターンをAgからなる電極ペーストを用い、印刷...焼成...”。 | 实质公开:说明书 [0024]段“...第2面9b上に設けられた第2電極6...”。 |
| 特征S:第二电极穿过钝化膜电连接到背面场层 | 实质公开:说明书 [0054]段“...焼成を行い、図6に示すような太陽電池が作製される”(烧贯打通背钝化层)。 | 实质公开:说明书 [0052]段“...最高温度が600~850℃で...焼成することによって、第2電極6が半導体基板1の第2面9b側に形成される”。 |
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## 三、 最接近对比文件的选择与创造性分析
### 1. 最接近对比文件的确定:**D1 (`WO2006117975A1`)**
* **整体解决的技术问题**:D1与本发明均旨在解决“如何在传统热扩散与电极印刷工艺中,简化选择性发射极(Selective Emitter)或双阶发射极(Two-step emitter)的制造步骤,同时降低电极接触电阻与表面少数载流子复合,从而提升太阳能电池转换效率”的问题。
* **技术效果与结构贴近度**:
* D1公开了热扩散一次性同时形成高浓度扩散层(第1扩散层)与低浓度扩散层(第2扩散层)的双阶发射极全套架构(特征A–D, J–M),并涵盖了背面场层(BSF)、钝化与背电极结构(特征N–S)。
* D2仅侧重于**正面银电极浆料内部添加烧结抑制剂(Al2O3/SiO2)以防止烧贯过深**,未涉及正面选择性发射极(Selective Emitter)或激光热扩散诱导掺杂的技术方案。
* **结论**:在创造性分析中,**D1 (`WO2006117975A1`) 是唯一且最适合作为最接近对比文件(Primary Reference)的文献**。
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### 2. 区别技术特征及未被对比文件公开的特征
以 **D1** 为最接近的对比文件,本专利权利要求1与D1相比,**区别技术特征**为:
1. **特征E、H、I**:高浓度发射层具有第一部分和第二部分,第一部分位于两个第二部分之间,且第一部分的电阻小于第二部分的电阻(即**三段梯度阻抗结构 / 阶梯状掺杂结构**)。
2. **特征F、G**:第一部分与第二部分是**通过不同功率(第一功率和第二功率)的激光束选择性照射热扩散产生的玻璃组成层(PSG)**,使玻璃层中的掺杂元素重新扩散入硅基体而形成的。
*注:对比文件 D2 亦未公开上述区别技术特征。*
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## 四、 无效请求中最薄弱的技术特征分析与应对
在针对本专利提起无效宣告请求时,**最薄弱(即专利权人最难被攻破/防守最坚固)的技术特征**是:
### 核心薄弱特征:**“通过双功率激光束照射热扩散原位生成的玻璃层(PSG)形成具备梯度电阻(第一部分位于第二部分之间,阻抗不同)的高浓度发射层”(特征E+F+G+H+I的组合)**
* **薄弱原因(攻方难点)**:
1. **现有技术组合阻力**:D1虽然采用了热扩散与浆料结合形成高/低浓度发射极,但其高浓度区是均匀一致的。本专利通过**双功率激光(Double Laser Power)**在热扩散残存的PSG玻璃层上直接图样化扫描,利用功率差精准控制杂质二次扩散浓度,**在电极接触区(第一部分)与非接触裕度区(第二部分)形成了微观上的“阶梯式阻抗缓冲区”**。
2. **显而易见性辩驳**:现有技术(如常规激光掺杂选择性发射极 SE 技术)通常仅使用**单一功率激光**拉出一条高掺杂线。本专利在主电极区两侧额外施加低功率激光形成第二部分(低功率区),用作**对准误差(Alignment tolerance)的接触缓冲带**,既兼顾了对准容错,又避免了高掺杂面积过大引发的表面复合。这种“双功率激光 + 阶梯阻抗”的结合具有明确的技术效果(说明书 [0046] 段)。
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## 五、 进一步对比文件检索策略(检索方案设计)
为了有效无效本专利的权利要求1,后续检索必须**精准击穿上述“双功率激光/梯度激光掺杂PSG玻璃层”这一核心特征**。建议采用以下检索策略:
### 1. 核心检索要素表达(Key Concepts & Classification)
* **主题 1:太阳能电池/选择性发射极(Selective Emitter / Doped Layers)**
* IPC / CPC 分类号:`H01L31/06`, `H01L31/18`, `H02S10/00`, `H01L31/0224`
* 关键词:`Solar cell`, `Selective emitter`, `Two-step emitter`, `Doped region`, `太阳能电池`, `选择性发射极`
* **主题 2:激光驱动掺杂 / 玻璃层源(Laser-doped / Phosphosilicate Glass PSG)**
* 关键词:`Laser dop*`, `Laser processing`, `Phosphosilicate glass`, `PSG`, `BSG`, `Laser power`, `激光掺杂`, `磷硅玻璃`, `激光功率`
* **主题 3:多段/阶梯/梯度阻抗/多重功率(Multi-power / Gradient / Resistance Profile)**
* 关键词:`Gradient`, `Multi-power`, `Dual power`, `Stepwise`, `Varied intensity`, `Buffer region`, `Alignment tolerance`, `阶梯掺杂`, `双功率`, `梯度方阻`, `对准裕度`
### 2. 推荐的布尔逻辑组合检索式(检索式示例)
1. `(H01L31/18 OR H01L31/0224) AND (laser dop*) AND (PSG OR phosphosilicate) AND (power OR intensity OR energy) AND (gradient OR stepwise OR "first part" OR "second part" OR "different resistance")`
2. `("selective emitter") AND ("laser" NEAR3 "power") AND ("resistance" OR "resistivity" OR "sheet resistance") AND ("alignment" OR "margin" OR "tolerance")`
3. `(太阳能电池 OR 光伏) AND (选择性发射极 OR 重掺杂) AND (激光) AND (功率 OR 能量) AND (磷硅玻璃 OR PSG) AND (梯级 OR 梯度 OR 缓冲 OR 阻抗 OR 方阻)`
### 3. 重点追踪专利族与机构(Key Applicants / Patent Families)
重点检索在 2008 年~2013 年间活跃于**激光掺杂选择性发射极(Laser-doped Selective Emitter, LDSE)**领域的龙头企业及科研机构:
* **UNSW(新南威尔士大学,LDSE技术发源地)**:重点排查 Alison Lennon, Stuart Wenham 等团队关于 *Laser-Doped Solar Cells* 的早期专利。
* **光伏巨头及设备商**:韩华 Q-Cells、Applied Materials (应用材料)、Bosch Solar、SunPower、Trina Solar (天合光能)、JA Solar (晶澳)。
根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二部分包括分别布置在所述第一部分的相对侧的区域。
根据权利要求1所述的方法,其中,所述玻璃组成层包括磷硅玻璃PSG或硼硅玻璃BSG。
根据权利要求1所述的方法,该方法还包括以下步骤;在所述绝缘层上方涂布电极组成层;使所述电极组成层经受热处理;使经热处理的所述电极组成层经受烧穿工艺,从而形成电连接到所述高浓度发射层的第一电极。