硅材料是地壳中储量最丰富的元素半导体，硅太阳电池产量占全部光伏电池产量的80％以上，而晶体硅太阳电池产量约为硅太阳电池产量的90％。因此，对晶体硅太阳电池的研发和应用是解决全球能源短缺、气候变暖与环境问题的最有效途径之一。目前常规均匀发射极晶体硅太阳电池光电转换效率的提升已经趋于缓慢，选择性发射极晶体硅太阳电池技术经过多年实验室的研发，已经逐渐向产业级方向发展。　　 本文主要进行了激光掺杂高效晶体硅太阳电池技术研究。通过与光诱导电镀技术的结合，激光掺杂高效晶体硅太阳电池技术方案着重优化了选择性发射极和栅线电极。以尺寸为156x156mm2的p型太阳能级准单晶硅片作为硅衬底，通过批量实验优化了激光掺杂晶体硅太阳电池的电性能。最优的激光掺杂晶体硅太阳电池的光电转换效率达到18.35％，是目前己报道的激光掺杂准单晶硅太阳电池的最高值。相应的开路电压为633.8mV，短路电流密度为37.16mA/cm2，串联电阻为0.689Ω·cm2，并联电阻为160.8Ω，填充因子为77.81％。本文取得了以下创新性的研究成果:　　 (1)通过SEM的实验观测，首次将栅线电极的截面抽象为更接近于实际情况的半椭圆形。通过对太阳电池电学损失和光学损失的分析，理论上得到了前表面功率损失与重掺杂发射极横向宽度的关系。研究结果表明，功率损失最小值所对应的重掺杂发射极横向宽度小于25μm。在主流的选择性发射极太阳电池技术方案中，结合光诱导电镀的激光掺杂晶体硅太阳电池技术是理想的选择性发射极太阳电池技术。　　 (2)建立了脉冲激光热处理晶体硅的非线性数学模型，采用基于MATLAB的有限差分方法模拟了熔化前沿随时间的变化规律、激光蒸发晶体硅的蒸发深度、蒸发宽度、蒸发形貌、激光掺杂发射极中磷原子掺杂浓度分布，数值模拟结果与相应的实验数据相吻合。该数值模型很好的描述了脉冲激光熔化晶体硅、磷原子液相扩散、液体硅重结晶的激光掺杂过程，确定了激光掺杂技术机理。　　 (3)首次将影响激光掺杂晶体硅太阳电池技术的因素归结为八个方面，包括方块电阻、SiOx∶C薄膜厚度、喷涂磷酸的质量浓度、遮光比、激光能量密度、激光脉冲重叠率、光诱导电镀镍厚度和光诱导电镀银厚度。通过控制变量法的优化分析，采用箱线图描述了激光掺杂晶体硅太阳电池I-V特性的统计规律。　　 (4)首次在太阳电池前表面采用SiNx∶H/SiOx∶C双层薄膜，显著增强了陷光性能。当SiOx∶C薄膜厚度为100nm时，SiNx∶H/SiOx∶C双层薄膜的权重反射率降低到最小值11.6％，太阳电池的平均短路电流密度达到37.15mA/cm2。相比于参考电池的短路电流密度，提高幅度为4.06％。　　 (5)通过系统研究太阳电池的光照与暗I-V特性、外量子效率、伪开路电压、伪填充因子和少子寿命与激光能量密度和激光脉冲重叠率的关系，确定了激光诱导损伤对激光掺杂晶体硅太阳电池电性能的影响。研究结果表明，采用合适的激光能量密度和激光脉冲重叠率，在后续采用预处理溶液刻蚀以去除部分激光诱导损伤程度较大的硅表层，采用热退火技术以消除部分晶格缺陷，能够在建立足够的内建电场的同时，降低激光诱导损伤的程度。当激光能量密度为2.1J/cm2、激光脉冲重叠率为86％时，激光掺杂晶体硅太阳电池的平均开路电压超过633mV。相比于参考电池的开路电压，提高幅度超过1％。　　 (6)系统研究了过镀现象，采用SiO2/SiNx∶H双层薄膜技术和回刻蚀技术，降低了过镀现象的程度。采用高pH值的预处理刻蚀溶液，在刻蚀激光掺杂区域的同时降低对介质层的刻蚀。采用SiNx∶H/SiOx∶C双层薄膜技术，通过增大介质层的疏水性，减少了预处理刻蚀溶液和光诱导电镀溶液与介质层的接触。而且，SiOx∶C薄膜也增加了太阳电池前表面介质层的致密性。高pH值预处理刻蚀溶液和SiNx∶H/SiOx∶C双层薄膜技术的同时采用，消除了过镀现象，改善了激光掺杂晶体硅太阳电池的外观。　　 (7)首次将双层栅线电极的截面抽象为更接近于实际情况的半椭圆形，建立了太阳电池前表面的双层栅线电极模型。通过分析双层栅线电极模型的电学损失和光学损失，得到了优化的光诱导电镀增厚电极厚度与丝网印刷电极宽度的关系，所得到的理论结果和实验数据相吻合。双层栅线电极理论模型仅与栅线电极的截面几何特性、接触电阻、栅线电极电阻率等因素有关，而不涉及具体的栅线电极制备技术，同样适用于喷墨印刷后光诱导电镀、气动印刷后光诱导电镀、二次丝网印刷等其它类型双层栅线电极结构的太阳电池。　　 (8)基于丝网印刷技术和丝网印刷后光诱导电镀技术，综合考虑了太阳电池封装后玻璃和EVA的影响，通过实验测试和理论计算得到了太阳电池组件栅线电极的光学损失和有效宽度比。研究结果表明，栅线电极的有效宽度比约为栅线电极几何宽度的40％，理论计算的光学损失和有效宽度比与相应的实验测试结果相吻合。