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)達到預期制造效果,是一種較為新興的非接觸式加工方式,在我國也就是近20年逐漸被推廣應用。激光發(fā)生器由于有不同的類型、不同的脈寬、波長,適用性較廣以及場景較多,時至今日,激光加工的利用率遠沒有被充分挖掘。
激光加工主要包括打標、切割、焊接、熔覆、清洗等工藝,目前國內(nèi)工業(yè)激光主要的應用份額是在金屬切割、焊接,屬于一種粗加工的方式,對工件精度的要求并沒有非常高,設(shè)備的通用性很強,所以容易形成批量規(guī)模。激光應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,有時是晶圓、有時是玻璃、PCB板,又或者是薄膜或者合成材料,產(chǎn)品小而精,激光工藝開發(fā)與試樣周期長,所以精密激光加工難以批量生產(chǎn)。以去年我國大約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,又包含了手機部件加工、顯示屏或者OLED切割、玻璃切割等行業(yè)應用,這里值得注意的是太陽能電池上的激光加工,近幾年正快速得到推廣。
太陽能電池激光加工需求放量
近日,海目星發(fā)布公告稱將于江蘇成立光伏科技子公司,無獨有偶,英諾激光也宣告擴建常州子公司以支持光伏業(yè)務發(fā)展。銳科表示,公司產(chǎn)品已應用于光伏切割設(shè)備上。大族早就在2018年成立了大族光伏裝備公司??梢?,激光行業(yè)頭部企業(yè)紛紛布局光伏產(chǎn)品市場了。
實際上,激光企業(yè)布局太陽能電池的工藝與設(shè)備早已有之,在2010年左右就有蘇州德龍、武漢三工等企業(yè)推出激光劃片機,但是當時并沒有得到規(guī)模化推廣應用,然后一些企業(yè)也逐漸退出了這一市場。太陽能電池再次引起激光行業(yè)人士注意的,是在六七年前,武漢帝爾激光在太陽能電池這一賽道上連番突破,年均翻倍增長的業(yè)績成為行業(yè)黑馬,帝爾激光以PERC電池應用的激光開槽設(shè)備快速進軍了太陽能電池行業(yè)。
前幾年,提起新能源行業(yè),人們想到的都是鋰電/電動汽車,其實太陽能也屬于新能源一塊,一些企業(yè)及早布局太陽能的,現(xiàn)在已經(jīng)嘗到回報:
海目星于2022年推出包括 TOPCon 一次摻雜設(shè)備等光伏激光及自動化設(shè)備,于今年量產(chǎn),設(shè)備訂單已超4億元。
英諾公司的TOPCon激光SE直摻設(shè)備在提效、產(chǎn)能、碎片率等多項關(guān)鍵指標上獲得多家重要客戶的認可,2023年里累計簽約近20GW。
大族光伏設(shè)備公司上半年實現(xiàn)營業(yè)收入0.98億元,同比增長46.96%,是大族激光同比漲幅最高的細分業(yè)務。目前,光伏設(shè)備業(yè)務還有在手訂單4.3億元。
進入2023年,在工業(yè)經(jīng)濟增長疲軟,激光行業(yè)加劇內(nèi)卷的情況下,太陽能電池的激光加工設(shè)備需求逐步放量,成為一大增長亮點。
太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起伏
這一市場需求變化,其實也是跟隨國內(nèi)太陽能電池技術(shù)的發(fā)展,對應要求特殊的技術(shù)工藝,才帶動激光企業(yè)開發(fā)相應的設(shè)備產(chǎn)品。
太陽能電池原本屬于歐美主導的高科技產(chǎn)品,他們在材料、生產(chǎn)設(shè)備、工藝與專利等都占據(jù)主導。中國在政府引導下快速發(fā)展太陽能電池,產(chǎn)業(yè)規(guī)模壯大并出口歐、美、澳大利亞等國家,但至2012年以前都是“來料加工”,組裝組件或者成品銷售。
2012年,美國與歐盟對我國太陽能電池發(fā)起反傾銷與反補貼調(diào)查,導致我國太陽能產(chǎn)業(yè)遭受重挫,包括當時全球四大太陽能電池巨頭之一的無錫尚德破產(chǎn)重整。
此后,國內(nèi)太陽能產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷洗牌調(diào)整,企業(yè)紛紛加大自主研發(fā),逐漸建立了核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈。太陽能產(chǎn)業(yè)用了近5年時間走出了陰霾,在2016年再次起勢。在這期間,國家一直沒有放棄太陽能,而是持續(xù)扶持并推廣太陽能發(fā)電并網(wǎng)的應用,這給了太陽能行業(yè)再次騰飛的機會。
如今,國內(nèi)的企業(yè)在推動PERC電池、TopCon電池、BC電池以及鈣鈦礦太陽能電池等技術(shù)不斷突破并成熟發(fā)展。在太陽能技術(shù)、生產(chǎn)、裝機規(guī)模均領(lǐng)先全球。
激光用于太陽能電池的什么地方
太陽能電池的制作整個工藝流程多,而激光的作用可能就是一兩個重要環(huán)節(jié)。目前PERC電池在國內(nèi)占據(jù)主流,需要激光對電池片開槽,將背面鈍化膜打穿但不會對硅片造成明顯的損傷,使整個硅片基體明顯暴露出來,并且平整光滑,無明顯的激光脈沖腐蝕痕跡,從而提供電池片發(fā)電轉(zhuǎn)換效率。
SE激光摻雜是生產(chǎn)太陽能電池一個核心工序,是一種利用激光輻射來改變材料性質(zhì)的技術(shù)。可以在材料表面或體內(nèi)引入摻雜原子,形成重摻雜區(qū),提高光電轉(zhuǎn)換效率。PERC(P型電池) SE工序中是摻硼,而TOPCON(N型電池) SE工序中是摻磷。
在BC電池工藝線路上,可以用到激光開槽技術(shù)工藝,組件激光焊接工藝。在TOPCon 電池工藝上,可以用到激光誘導燒結(jié)、激光硼摻雜、激光開膜等工藝。BC電池工藝制程復雜,工藝難度大,對激光的精度要求更高。
特域冷水機助力太陽能電池激光加工設(shè)備高效運行
這些激光的工序已經(jīng)成為太陽能電池生產(chǎn)的標準工藝,在當前太陽能產(chǎn)業(yè)持續(xù)上升的帶動下,相關(guān)激光設(shè)備也從中受益。2022光伏激光設(shè)備市場總量為22.46億,隨著太陽能新技術(shù)的突破與激光工藝的成熟,未來可預見每年應用太陽能產(chǎn)業(yè)的激光設(shè)備規(guī)??蛇_百億級,市場前景非常樂觀。
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