前幾年,提起新能源行業(yè),人們想到的都是鋰電/電動(dòng)汽車(chē),其實(shí)太陽(yáng)能也屬于新能源一塊,進(jìn)入2023年,在工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)疲軟,激光行業(yè)加劇內(nèi)卷的情況下,太陽(yáng)能電池的激光加工設(shè)備需求逐步放量,成為一大增長(zhǎng)亮點(diǎn)。
01、激光加工技術(shù)
激光加工是利用光束的高能量與材料發(fā)生作用,并瞬間把材料氣化或改變性質(zhì)達(dá)到預(yù)期制造效果。激光加工主要包括打標(biāo)、切割、焊接、熔覆、清洗等工藝,目前國(guó)內(nèi)工業(yè)激光主要的應(yīng)用份額是在金屬切割、焊接,屬于一種粗加工的方式,對(duì)工件精度的要求并沒(méi)有非常高,設(shè)備的通用性很強(qiáng),所以容易形成批量規(guī)模。
激光應(yīng)用的另一方面是精密加工,由于其大多數(shù)是定制加工,設(shè)備也要根據(jù)材料的性質(zhì)而定,有時(shí)是晶圓、有時(shí)是玻璃、PCB板,又或者是薄膜或者合成材料,產(chǎn)品小而精,激光工藝開(kāi)發(fā)與試樣周期長(zhǎng),所以精密激光加工難以批量生產(chǎn)。以去年我國(guó)大約500億元的工業(yè)激光設(shè)備規(guī)模,其中近80%是屬于激光粗加工的,精密激光加工僅占了20%左右。
在這20%精密激光加工里面,又包含了手機(jī)部件加工、顯示屏或者OLED切割、玻璃切割等行業(yè)應(yīng)用,這里值得注意的是太陽(yáng)能電池上的激光加工,近幾年正快速得到推廣。
02、太陽(yáng)能電池激光加工
太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換器,太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率是降低光伏成本的重要因素。在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中,激光加工技術(shù)主要應(yīng)用于PERC、SE、MWT等電池片工藝,以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
PERC激光消融工藝
PERC高效太陽(yáng)能電池是通過(guò)在電池背面增加鈍化層,一方面阻止載流子在一些高復(fù)合區(qū)域(如電池表面與金屬電極的接觸處)的復(fù)合行為,減少電損失;另一方面同時(shí)可以增強(qiáng)電池下表面光反射,減少光損失,從而提高電池的轉(zhuǎn)換效率,提高電池的性能。
早期實(shí)驗(yàn)室的濕法刻蝕工藝,產(chǎn)業(yè)化難度和成本高。此外,采用激光也要求激光加工能夠定位最優(yōu)化的能量密度分布,精確控制作用時(shí)間,并保證每個(gè)脈沖嚴(yán)格一致。只有特制的激光器和光路控制,配合長(zhǎng)期積累的工藝經(jīng)驗(yàn),才能得到最佳的電池性能。迅速定位與特定材料加工匹配的微納級(jí)激光加工技術(shù)和適應(yīng)高效生產(chǎn)的控制系統(tǒng)是PERC電池激光加工設(shè)備的技術(shù)核心,同時(shí)也是高效太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的保證。
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