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,進入2023年,在工業(yè)經濟增長疲軟,激光行業(yè)加劇內卷的情況下,太陽能電池的激光加工設備需求逐步放量,成為一大增長亮點。
01、激光加工技術
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達到預期制造效果。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,由于其大多數是定制加工,設備也要根據材料的性質而定,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。以去年我國大約500億元的工業(yè)激光設備規(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。
02、太陽能電池激光加工
太陽能電池是通過光電反應將光能轉換成電能的能量轉換器,太陽能電池轉換效率是降低光伏成本的重要因素。在太陽能電池生產中,激光加工技術主要應用于PERC、SE、MWT等電池片工藝,以提高光電轉換效率。
PERC激光消融工藝
PERC高效太陽能電池是通過在電池背面增加鈍化層,一方面阻止載流子在一些高復合區(qū)域(如電池表面與金屬電極的接觸處)的復合行為,減少電損失;另一方面同時可以增強電池下表面光反射,減少光損失,從而提高電池的轉換效率,提高電池的性能。
早期實驗室的濕法刻蝕工藝,產業(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,精確控制作用時間,并保證每個脈沖嚴格一致。只有特制的激光器和光路控制,配合長期積累的工藝經驗,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激光加工技術和適應高效生產的控制系統(tǒng)是PERC電池激光加工設備的技術核心,同時也是高效太陽能電池實現產業(yè)化的保證。
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