前几年,提起新能源行业,人们想到的都是锂电/电动汽车,其实太阳能也属于新能源一块,进入2023年,在工业经济增长疲软,激光行业加剧内卷的情况下,太阳能电池的激光加工设备需求逐步放量,成为一大增长亮点。
01、激光加工技术
激光加工是利用光束的高能量与材料发生作用,并瞬间把材料气化或改变性质达到预期制造效果。激光加工主要包括打标、切割、焊接、熔覆、清洗等工艺,目前国内工业激光主要的应用份额是在金属切割、焊接,属于一种粗加工的方式,对工件精度的要求并没有非常高,设备的通用性很强,所以容易形成批量规模。
激光应用的另一方面是精密加工,由于其大多数是定制加工,设备也要根据材料的性质而定,有时是晶圆、有时是玻璃、PCB板,又或者是薄膜或者合成材料,产品小而精,激光工艺开发与试样周期长,所以精密激光加工难以批量生产。以去年我国大约500亿元的工业激光设备规模,其中近80%是属于激光粗加工的,精密激光加工仅占了20%左右。
在这20%精密激光加工里面,又包含了手机部件加工、显示屏或者OLED切割、玻璃切割等行业应用,这里值得注意的是太阳能电池上的激光加工,近几年正快速得到推广。
02、太阳能电池激光加工
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。
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。
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