嘉賓介紹:
英諾激光光伏總經(jīng)理 晏博士
英諾激光董事會秘書 張勇
晏博士
阿秒激光器:單份能量發(fā)出的持續(xù)時間10^-18秒的量級,脈沖激光器(光伏中應(yīng)用最多的激光器之一)的一種,目前多用于科學(xué)研究領(lǐng)域。
圖中10^-18s以上的激光器已被廣泛應(yīng)用于泛半導(dǎo)體領(lǐng)域。
為什么要把脈沖寬度做窄?
微觀粒子通過碰撞傳熱,熱輸入后會被迅速傳導(dǎo)到其他地方,破壞材料。當(dāng)把脈沖壓縮到微觀粒子的傳導(dǎo)時間,材料來不及發(fā)生熱傳導(dǎo)就被融解,可以實現(xiàn)冷加工。
左圖:連續(xù)激光,相當(dāng)于能量持續(xù)輸入。
右圖:脈沖激光。
激光與材料的作用過程
1)連續(xù)激光:在材料表面產(chǎn)生更大的熱影響區(qū)。
2)脈沖寬度壓縮到納秒量級:瞬間氣化材料表面,同時產(chǎn)生沖擊波。
3)脈沖寬度壓縮到皮秒/飛秒量級(小于絕大多數(shù)材料晶格的碰撞系數(shù)):晶格在震動之前,材料就被氣化,依然會產(chǎn)生沖擊波,有少許機(jī)械損失。
脈沖激光作用下,材料內(nèi)部的物理模型
左圖:長脈沖(納秒量級以上),所有物理損傷都會產(chǎn)生,表面的破壞接近熔坑的重熔和內(nèi)部的熱影響區(qū),破壞材料原有晶胞大?。ㄗ兇螅?/p>
右圖:脈沖壓縮到皮秒/飛秒量級,表面幾乎沒有破壞,材料得到很好的保護(hù)。
脈沖激光作用下,材料表面的物理模型
激光與材料發(fā)生高能、瞬間的反應(yīng),導(dǎo)致等離子體飛濺。
優(yōu)點:快速帶走材料。
缺點:附近區(qū)域產(chǎn)生粉塵,1,造成污染擴(kuò)散;2,形成等離子體云,阻擋后續(xù)激光輸入,導(dǎo)致工藝不穩(wěn)定。(例如:BC電池開膜時)。
直接減材法:已經(jīng)用于BC量產(chǎn)的技術(shù)
原理:超短脈沖打掉表面材料。
優(yōu)點:可作用于任意區(qū)域。
公司可以提供多種激光器:波長最短可實現(xiàn)266nm,脈寬最短做到百飛秒級(工業(yè)應(yīng)用端)。
公司主要做固體激光器,固體激光器是超快激光器的主流路線。
圖(1,1):氮化硅上開膜,355nm皮秒激光器(波長越短,激光能量越高,聚焦性越好,將激光定位在前表層)。該應(yīng)用上,公司追求光斑尺寸的極致控制,在金字塔表面開小窗口,給電路工藝提供良好的基礎(chǔ)。
圖(2,1)對應(yīng)電鏡結(jié)構(gòu)圖,表明開槽對底部材料沒有任何損傷。
圖(1,2)PSG上大規(guī)模開模,尺寸達(dá)240um。該應(yīng)用上,公司追求開模效率和底部平坦。
圖(1,3)1064nm近紅外飛秒激光器。該應(yīng)用是打掉硅上的銀,右邊是銀,左邊是硅。
開槽尺度情況
納秒激光器:百納米~微米量級。
飛秒激光器:略小于納秒,做不到幾納米,但是表面形貌更好。
如右圖,515nm激光器開槽底部更平坦。
間接減材法:功率器件、芯片制造等領(lǐng)域有應(yīng)用。
最常見的是激光成像曝光(LDI),利用藍(lán)紫光激光器,通過數(shù)字or 光學(xué)掩膜完成曝光,成本相對較高,光伏未必能接受。
激光輔助化學(xué)腐蝕是一種替代方案,用激光對相應(yīng)區(qū)域的材料進(jìn)行改性,使得在強(qiáng)酸強(qiáng)堿中表現(xiàn)出不同的腐蝕速度。
增材法:工藝相對復(fù)雜,多用于泛半導(dǎo)領(lǐng)域。
選區(qū)需求下將展現(xiàn)出競爭力。尤其是激光可以柔性加工,嵌入到制造環(huán)節(jié)縮短BC電池工藝步驟,所以公司看好這個方向。
以下三種是未來有望用于光伏的技術(shù):
1)脈沖激光沉積:超短脈沖激光器,高能量、短時間打在靶材上,通過靶材轟擊讓材料沉積到目標(biāo)材料。現(xiàn)在的尺度可以做到百納米~微米量級。典型應(yīng)用:導(dǎo)電圖形、鈍化圖形。
2)激光誘導(dǎo)熱氧化:原理和熱氧一致,區(qū)別在于激光可以自主圖形化,在選區(qū)結(jié)構(gòu)上非常有利?,F(xiàn)在尺度可以做到幾十納米以下。
3)激光誘導(dǎo)相變:比熱影響區(qū)更溫柔的反應(yīng)。相對成熟的應(yīng)用:誘導(dǎo)單晶硅相變成多晶,改變材料電、光、磁性能,可以制造選區(qū)poly層,制造圖形化隧穿層。
激光與金屬化重點關(guān)注3個方面
1)激光沖擊強(qiáng)化:激光作用在柵線周圍區(qū)域,產(chǎn)生光生載流子,利用光伏效產(chǎn)生電流,沖擊歐姆接觸不良的位置,獲得更良好的歐姆接觸。同時結(jié)合燒結(jié)工藝,強(qiáng)化柵線。
2)LSP使激光直接燒結(jié)成為可能。有望結(jié)合燒結(jié)、彌補(bǔ)燒結(jié)窗口兩個工藝。
3)激光蝕刻?電鍍:用365年nm激光器開槽,應(yīng)用于電鍍銅環(huán)節(jié),目標(biāo)實現(xiàn)圖形化替代絲網(wǎng)印刷。
公司QuaPulse技術(shù):
精準(zhǔn)控制窗口和深度。單一波長做時,為了延伸擴(kuò)散長度,必須選擇拉長的脈沖寬度,增大對材料表面的破壞。解決方案是多波長組合,長波長實現(xiàn)深層開槽,短波長做淺表面開槽。
公司其他有望應(yīng)用于光伏領(lǐng)域設(shè)備
公司概況
英諾光伏設(shè)備(江蘇)有限公司,是英諾激光投資設(shè)立的新能源產(chǎn)業(yè)全資子公司,專注于光伏電池,組件自動化生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和制造。
公司已成功研發(fā)并推向市場的量產(chǎn)設(shè)備有TOPCon電池激光SE直摻設(shè)備,激光沖擊強(qiáng)化LSP量產(chǎn)設(shè)備,激光超細(xì)柵設(shè)備,BC電池激光開膜設(shè)備等。英諾光伏設(shè)備(江蘇)有限公司背靠英諾激光,除了有光伏自動化能力之外,還有強(qiáng)大的激光器技術(shù)和光學(xué)工藝開發(fā)能力,在行業(yè)中獨(dú)樹一幟
01 TOPCon電池激光SE直摻設(shè)備
02 激光沖擊強(qiáng)化LSP量產(chǎn)設(shè)備
03BC電池激光開膜設(shè)備
QuaPulse?
更強(qiáng)大的激光技術(shù)
隨著激光技術(shù)在精密加工,醫(yī)學(xué)成像,光學(xué)檢測等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,常規(guī)的激光調(diào)控手段,如脈沖能量調(diào)制,空間聚焦等手段已經(jīng)無法滿足精益求精的應(yīng)用。
英諾激光自研通過更復(fù)雜的激光脈沖調(diào)控手段,例如脈沖形態(tài)、脈沖間隔、空間能量分布、波長組合等各種形式調(diào)控,獲得更加卓越的效果。并開發(fā)了各種配套的控制器、光學(xué)系統(tǒng)、軟件、激光器等,將其應(yīng)用到了各種領(lǐng)域。
QuaPulseTM激光時空調(diào)制技術(shù)通過多維度精準(zhǔn)調(diào)制手段,可實現(xiàn)更加復(fù)雜的摻雜調(diào)控。表現(xiàn)為方阻調(diào)控范圍大,損傷小且可控。
技術(shù)特點 · 原創(chuàng)研發(fā)工藝:正向推導(dǎo)物理模型,有效結(jié)合激光器研發(fā)能力的創(chuàng)新成果。 · 量產(chǎn)效率優(yōu)勢:應(yīng)用于SE激光硼摻雜的效率優(yōu)勢量產(chǎn)效率平均比主流供應(yīng)商高0.03%-0.05%。 · 一體式工藝優(yōu)化:硼擴(kuò)+激光 SE+ 氧化,全面優(yōu)化核心技術(shù)。
XBC激光開膜技術(shù) 激光開槽技術(shù)在 XBC 電池上的應(yīng)用主要為刻蝕掩膜、制備 PN 區(qū)交叉指結(jié)構(gòu);PN 區(qū)隔離及鈍化膜開槽。XBC電池因其單面發(fā)電量高且美觀,適宜高端分布式使用。 英諾-激光器 英諾532nm綠光皮秒激器單脈沖能量可達(dá)300μJ以上,優(yōu)越的光束質(zhì)量(M2<1.1)和完美的光斑圓度(>95%)及脈沖穩(wěn)定性,滿足大光斑整形的需求及XBC電池開膜的能量需求。
近日,英諾激光LSP技術(shù)再次實現(xiàn)突破,助力TOPCon電池效率突破26.2%,效率增益達(dá)0.3%以上,開壓高達(dá)732mV。
激光沖擊強(qiáng)化LSP量產(chǎn)設(shè)備 —英諾光伏設(shè)備(江蘇)有限公司— 英諾激光LSP量產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)正式推出,現(xiàn)面向整個行業(yè)推廣。LSP技術(shù)的量產(chǎn)導(dǎo)入可以快速實現(xiàn)TOPCon電池的降本增效,提高電池片檔位和組件功率,為高效晶硅電池的發(fā)展注入強(qiáng)勁動力。目前已獲得批量訂單。
TOPCon SE技術(shù)助力
光伏客戶降本增效
近日,英諾激光戰(zhàn)略合作客戶普樂科技(POPSOLAR)N型TOPCon電池經(jīng)德國萊茵TüV集團(tuán)效率測試認(rèn)證。公司所提供的激光SE直摻設(shè)備獲得客戶高度認(rèn)可,并獲得越來越多頭部客戶的訂單。
一 助力客戶電池效率提升
近日,公司的戰(zhàn)略合作客戶普樂科技(POPSOLAR)N型TOPCon電池經(jīng)德國萊茵TüV集團(tuán)效率測試認(rèn)證,量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到25.66%,并獲證書。
效率測試認(rèn)證 在此次效率測試認(rèn)證中,TüV萊茵依據(jù)IEC 60904-1:2020、IEC 60904-1-2:2019、IEC 60891:2021、IEC 60904-7:2019、IEC 60904-8:2014技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求,對普樂科技N型TOPCon電池進(jìn)行了電性能全面測試。
普樂科技泰興基地一期TOPCon電池片項目于5月18日正式下片后,在團(tuán)隊夜以繼日的共同努力下,生產(chǎn)線效率和良率快速爬升。其中,公司的激光SE設(shè)備及工藝助力客戶量產(chǎn)電池提效達(dá)0.25%以上,贏得了客戶的高度認(rèn)可!
二 第三代SE設(shè)備性能出色
開發(fā)專用激光器及光學(xué)系統(tǒng) 公司憑借多年積累的激光器及光學(xué)、工藝和自動化能力,成功將QuaPulseTM激光時空調(diào)制技術(shù)應(yīng)用到TOPCon電池激光SE中,開發(fā)了基于此技術(shù)的專用激光器和設(shè)備,解決了激光一次硼擴(kuò)的難題。繼量產(chǎn)設(shè)備正式推出后的短短幾個月間,公司的高性能TOPCon激光SE設(shè)備在客戶的研發(fā)認(rèn)證端、量產(chǎn)驗證端、量產(chǎn)線交付端都表現(xiàn)突出,獲得越來越多頭部客戶的關(guān)注和認(rèn)可,累計簽約近20GW。 第三代TOPCon激光SE設(shè)備 公司光伏業(yè)務(wù)團(tuán)隊深入調(diào)研客戶應(yīng)用場景,持續(xù)開展技術(shù)創(chuàng)新和用戶體驗優(yōu)化工作?;谧灾餮邪l(fā)的QuaPulseTM激光調(diào)控加工系統(tǒng)、穩(wěn)定先進(jìn)的自動化裝備和對激光與材料相互作用的深刻理解,已投入量產(chǎn)的第三代高性能TOPCon 激光SE設(shè)備的產(chǎn)能、碎片率、Uptime等關(guān)鍵指標(biāo)均已經(jīng)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平,提效水平與可比同行相比平均高0.03%~0.05%,為客戶提供了更優(yōu)的選擇。
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