一文看懂我国太阳能电池激光加工设备市场情况

来自：Reo?OFweek激光?江苏激光联盟陈长军转载

光伏产业的发展经过转折，如今，在政策推动下整体呈向好趋势。2020年4月，《关于做好可再生能源发展“十四五”规划编制工作有关事项的通知》中提到，力争在2030年达到非化石能源消费占比20%的战略目标。“十四五”规划提出2030年“碳达峰”，2060年“碳中和”。而在日前，国家能源局下发了一则通知，提出开展整县（市、区）推进屋顶分布式光伏建设。

要实现“碳中和”，光伏产业的发展将发挥巨大作用。

在光伏产业的发展中，激光技术应用众多。作为一种高效精确加工方式，激光加工以精确的图案化局部加工和快速切割能力，成为提升光伏产品转换效率的重要方式。激光加工技术在太阳能电池生产中主要用于消融、切割、刻边、掺杂、打孔等工艺。

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激光加工太阳能电池

太阳能电池是通过光电反应将光能转换成电能的能量转换器，太阳能电池转换效率是降低光伏成本的重要因素。在太阳能电池生产中，激光加工技术主要应用于PERC、SE、MWT等电池片工艺，以提高光电转换效率。自PERC+SE工艺和激光划片工艺普及以来，极大地推动了光伏产业技术进步。
??图 激光加工工艺在太阳能电池不同环节的应用情况来源：帝尔激光招股书??提升太阳能电池光电转化效率的关键在于控制光学损失和电学损失，目前，具备产业化基础的提升太阳能电池光电转换效率的方式包括PERC、SE、MWT等，根据中国光伏行业协会统计，技术水平下的效率提升效果如下（数据来源于帝尔激光2019招股说明书）。?
就在近期，通威集团旗下的通威太阳能利用PERC量产设备，通过电池制程工艺创新，M6大尺寸全面积（Area=）电池转化效率可达23.47%，经ISO/IEC 第三方国际权威机构认证，创造了M6大尺寸全面积产业化PERC电池效率的世界纪录。

PERC激光消融工艺

PERC高效太阳能电池是通过在电池背面增加钝化层，一方面阻止载流子在一些高复合区域（如电池表面与金属电极的接触处）的复合行为，减少电损失；另一方面同时可以增强电池下表面光反射，减少光损失，从而提高电池的转换效率，提高电池的性能。
早期实验室的湿法刻蚀工艺，产业化难度和成本高。此外，采用激光也要求激光加工能够定位最优化的能量密度分布，精确控制作用时间，并保证每个脉冲严格一致。只有特制的激光器和光路控制，配合长期积累的工艺经验，才能得到最佳的电池性能。迅速定位与特定材料加工匹配的微纳级激光加工技术和适应高效生产的控制系统是PERC电池激光加工设备的技术核心，同时也是高效太阳能电池实现产业化的保证。

图 标准光伏电池与PERC光伏电池 来源：ISFH
在PERC技术中，难点之一是背面电极透过钝化层实现微纳级高精度的局部接触。加工过程中，在对钝化膜精密刻蚀的同时，不能损伤到硅衬底材料，否则会影响电池片最终转化效率。
相对于传统工艺的太阳能电池制造，PERC高效太阳能电池制造只需要增加氧化铝镀膜设备、激光加工设备及其它少量辅助设备即可完成生产线的升级和改造，可以兼容现有生产线，有利于以相对较低的成本提升电池技术参数和生产效率，对太阳能电池制造企业具有很强的吸引力。

SE掺杂工艺

SE电池（选择性扩散电池）是通过在晶硅太阳能电池电极栅线与硅片接触部位区域进行高浓度磷掺杂，从而降低电极和硅片之间的接触电阻；电极以外区域进行低浓度浅掺杂，降低表面复合速率，从而有效实现电池的开压、电流和填充因子的改善，提高光电转换效率。SE电池制备的主要工艺方法包括丝网印刷掺杂源高温扩散法，离子注入法和激光掺杂法等。激光掺杂具有提效明显、工艺流程简单、投入成本低、设备紧凑、占地面积小、无污染，与传统太阳能电池生产线相兼容性强等特点，因而逐渐成为了行业主流的选择性发射极制备方式。

MWT工艺

MWT（金属穿孔卷绕技术），用以制备背接触MWT电池，该技术采用激光打孔、背面布线的技术消除正面电极的主栅线，正面电极细栅线搜集的电流通过孔洞中的银浆引到背面，这样电池的正负电极点都分布在电池片的背面，有效减少了正面栅线的遮光，提高了光电转化效率，同时降低了银浆的耗量和金属电极-发射极界面的载流子复合损失。??

文章来源：《太阳能学报》 网址: http://www.tynxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0715/1288.html