近年來，電池技術(shù)研發(fā)一直是光伏行業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)，為了追求更高的電池轉(zhuǎn)換效率，BC電池技術(shù)作為當(dāng)前光伏行業(yè)備受關(guān)注的技術(shù)路線，被認(rèn)為是未來3-5年晶硅電池新的主流產(chǎn)品。近期市場(chǎng)一系列熱議和爭(zhēng)論，BC電池概念不斷升溫。

來源：樂晴智庫

BC技術(shù)早在1975年就有科學(xué)家提出這一概念，而在這48年間，發(fā)展一直較為緩慢，主要受限于太陽能電池結(jié)構(gòu)所用的光刻工藝成本非常高，導(dǎo)致普及應(yīng)用受限。而所謂的BC電池，即Back Contact（背接觸）電池，是當(dāng)前各類背接觸結(jié)構(gòu)晶硅太陽能電池的泛稱。主要包括IBC、HBC、TBC、ABC、HPBC等。

BC電池的原理主要是其表面沒有柵線，正負(fù)極采用交叉排列的方式被制備在電池背面，從而減少電極柵線帶來的遮光損失，能做到最大限度利用陽光。

BC電池結(jié)構(gòu)的三大優(yōu)勢(shì)

憑借這三大優(yōu)勢(shì)，BC組件近期占據(jù)了業(yè)內(nèi)主要組件效率對(duì)比平臺(tái)——Taiyang News的排行榜前列，效率最高達(dá)到24%；國內(nèi)BC電池組件從2022年開始進(jìn)行量產(chǎn)，已有40GW+的產(chǎn)能，即將進(jìn)入快速增長期。隨著龍頭廠商量產(chǎn)推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游成熟度日漸提高，已經(jīng)有越來越多的TOPCON和HJT實(shí)力廠商將BC技術(shù)列入研發(fā)和中試計(jì)劃，行業(yè)風(fēng)向明晰。

盡管BC電池一直占據(jù)技術(shù)的金字塔尖，但其以背面大面積復(fù)雜高精度圖形化為核心的工藝門檻和高昂成本一定程度上制約了這一技術(shù)的普及。激光圖形化處理工藝是當(dāng)下最經(jīng)濟(jì)的加工方法，這也意味著激光加工技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)BC電池量產(chǎn)工藝路上的最大受益者。

之所以BC電池工藝一直未能得到普及，主要原因是其工藝流程較為復(fù)雜，關(guān)鍵在于電池背面局域摻雜以及金屬電極。而隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展也讓人們看到了其在工業(yè)加工中的潛力。激光憑借精確、快速、零接觸以及良好的熱控制效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為了BC電池工藝的主要工藝手段。

目前，主流的TOPCON poly-Si\HJT a-Si材料體系，在制作BC電池結(jié)構(gòu)時(shí)需要對(duì)背面多層nm膜層進(jìn)行多次圖形化刻蝕處理，因此對(duì)處理工藝要求具有nm級(jí)的刻蝕精度和熱擴(kuò)散控制、um級(jí)的圖形控制精度和秒級(jí)的單片處理時(shí)間（處理時(shí)間主要與光斑尺寸、激光頻率成反比）。

的核心五大要求

兩款產(chǎn)品的核心在于自研的紫外/綠光飛秒/皮秒激光器，盛雄激光引進(jìn)國家級(jí)專業(yè)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年研發(fā)，該系列激光器在總功率、脈沖能量、性能穩(wěn)定性等方面達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。其綠光飛秒激光器平均功率達(dá)到100W，綠光皮秒激光器達(dá)到200W；紫外飛秒激光器平均功率達(dá)到60W，紫外皮秒激光器達(dá)到100W。核心激光器的持續(xù)升級(jí)使其能輸出更大光斑，做到更高精度、更低損傷的加工效果，助力新一代BC電池達(dá)到更高效率（≥27%）、更高產(chǎn)能（≥10000uph）。

皮秒激光在很大程度上已經(jīng)可以滿足BC電池對(duì)圖形化的要求，但是在精度和損傷控制方面，飛秒激光有著更佳的表現(xiàn)。

圖2 綠光皮秒（a）、綠光飛秒（b）、紫外飛秒（c）刻蝕絨面氮化硅膜層SEM圖像

從圖中對(duì)比可以看出飛秒激光對(duì)金字塔的形貌保存有明顯優(yōu)勢(shì)

圖3 綠光納秒（a）、綠光皮秒（b）、綠光飛秒（c）、紫外飛秒（d）刻蝕拋光面氮化硅膜層SEM圖像

a 綠光皮秒大光斑刻蝕效果

圖4 成分測(cè)試表明皮秒和飛秒激光都實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)膜層的完全去除

圖5 對(duì)比顯示綠光納秒刻蝕存在大量殘留顆粒，紫外飛秒比綠光飛秒在邊緣過渡區(qū)控制上有更好表現(xiàn)

圖6 拋光面TCO膜層 綠光飛秒樣品EDS成分分析

飛秒激光脈沖之所以能在保持能量相當(dāng)?shù)那闆r下將脈寬壓縮到皮秒的1/20，是因?yàn)槠浞逯倒β侍岣吡?0倍，達(dá)到了GW級(jí)別。這種高功率帶來了更強(qiáng)的非線性吸收，導(dǎo)致材料吸收深度降低，更多的激光能量使材料形成等離子體并被氣化。這一過程使得刻蝕的熱影響和熔化區(qū)域變小，從而實(shí)現(xiàn)了更平整的刻蝕表面，并顯著減少了殘?jiān)?、熔珠和微裂紋等缺陷。

飛秒激光刻蝕效果四大優(yōu)勢(shì)

對(duì)于電池工藝而言，采用飛秒激光器可以減少材料損傷，簡(jiǎn)化清洗工藝，從而實(shí)現(xiàn)降本增效。高性能的飛秒激光器在保持不低于皮秒的加工速度的同時(shí)，能夠更好地確保XBC電池的高效量產(chǎn)，使效率高達(dá)26-27%。

盛雄激光以自主研發(fā)激光器為核心整合成套設(shè)備，每GW產(chǎn)線的激光設(shè)備總值可比現(xiàn)有產(chǎn)線設(shè)備降低20-30%。

長久來看，在BC電池技術(shù)領(lǐng)域，超快激光解決方案能完全滿足工藝要求，并成為推動(dòng)BC電池量產(chǎn)工藝普及的關(guān)鍵點(diǎn)之一，恰如“超快激光的一小步，BC電池的一大步”。當(dāng)然，新產(chǎn)品的問世沒有一蹴而就，皮秒/飛秒激光的解決方案能否讓各大光伏電池制造商認(rèn)可，真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定量產(chǎn)也需要時(shí)間驗(yàn)證。

近年來，盛雄激光緊扣產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)，將光伏電池和鋰電池行業(yè)的高端制造需求作為戰(zhàn)略培育項(xiàng)目。通過自主研發(fā)的大功率（百W級(jí)）工業(yè)皮秒、飛秒激光器，為這兩個(gè)行業(yè)帶來創(chuàng)新價(jià)值。經(jīng)過近兩年的設(shè)備開發(fā)及與重點(diǎn)客戶的工藝合作試用，設(shè)備性能已達(dá)到部分客戶的工藝路線要求。盛雄激光成功推出雙線雙激光器5000uph產(chǎn)能機(jī)型和雙線4激光器10000uph產(chǎn)能的最新機(jī)型。這些大功率激光器相比已有競(jìng)品在產(chǎn)能上具備顯著優(yōu)勢(shì)，即將進(jìn)入量產(chǎn)階段。