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光伏激光——激光技術在BC電池中的應用探討(英諾激光11月29日直播內容)

來源:超鋰氫伏2023-12-02 我要評論(0 )   

嘉賓介紹:英諾激光光伏總經理 晏博士英諾激光董事會(hui) 秘書(shu) 張勇晏博士阿秒激光器:單份能量發出的持續時間10^-18秒的量級,脈衝(chong) 激光器(光伏中應用最多的激光器之一)的一...

嘉賓介紹:

  • 英諾激光光伏總經理 晏博士

  • 英諾激光董事會(hui) 秘書(shu) 張勇

  •  晏博士


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阿秒激光器:單份能量發出的持續時間10^-18秒的量級,脈衝(chong) 激光器(光伏中應用最多的激光器之一)的一種,目前多用於(yu) 科學研究領域。

圖中10^-18s以上的激光器已被廣泛應用於(yu) 泛半導體(ti) 領域。

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為(wei) 什麽(me) 要把脈衝(chong) 寬度做窄?

微觀粒子通過碰撞傳(chuan) 熱,熱輸入後會(hui) 被迅速傳(chuan) 導到其他地方,破壞材料。當把脈衝(chong) 壓縮到微觀粒子的傳(chuan) 導時間,材料來不及發生熱傳(chuan) 導就被融解,可以實現冷加工。

左圖:連續激光,相當於(yu) 能量持續輸入。

右圖:脈衝(chong) 激光。

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激光與(yu) 材料的作用過程

1)連續激光:在材料表麵產(chan) 生更大的熱影響區。

2)脈衝(chong) 寬度壓縮到納秒量級:瞬間氣化材料表麵,同時產(chan) 生衝(chong) 擊波。

3)脈衝(chong) 寬度壓縮到皮秒/飛秒量級(小於(yu) 絕大多數材料晶格的碰撞係數):晶格在震動之前,材料就被氣化,依然會(hui) 產(chan) 生衝(chong) 擊波,有少許機械損失。

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脈衝(chong) 激光作用下,材料內(nei) 部的物理模型

左圖:長脈衝(chong) (納秒量級以上),所有物理損傷(shang) 都會(hui) 產(chan) 生,表麵的破壞接近熔坑的重熔和內(nei) 部的熱影響區,破壞材料原有晶胞大小(變大)。

右圖:脈衝(chong) 壓縮到皮秒/飛秒量級,表麵幾乎沒有破壞,材料得到很好的保護。

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脈衝(chong) 激光作用下,材料表麵的物理模型

激光與(yu) 材料發生高能、瞬間的反應,導致等離子體(ti) 飛濺。

優(you) 點:快速帶走材料。

缺點:附近區域產(chan) 生粉塵,1,造成汙染擴散;2,形成等離子體(ti) 雲(yun) ,阻擋後續激光輸入,導致工藝不穩定。(例如:BC電池開膜時)。

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直接減材法:已經用於(yu) BC量產(chan) 的技術

原理:超短脈衝(chong) 打掉表麵材料。

優(you) 點:可作用於(yu) 任意區域。

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公司可以提供多種激光器:波長最短可實現266nm,脈寬最短做到百飛秒級(工業(ye) 應用端)。

公司主要做固體(ti) 激光器,固體(ti) 激光器是超快激光器的主流路線。

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圖(1,1):氮化矽上開膜,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)。該應用上,公司追求光斑尺寸的極致控製,在金字塔表麵開小窗口,給電路工藝提供良好的基礎。

圖(2,1)對應電鏡結構圖,表明開槽對底部材料沒有任何損傷(shang) 。

圖(1,2)PSG上大規模開模,尺寸達240um。該應用上,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。該應用是打掉矽上的銀,右邊是銀,左邊是矽。

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開槽尺度情況

納秒激光器:百納米~微米量級。

飛秒激光器:略小於(yu) 納秒,做不到幾納米,但是表麵形貌更好。

如右圖,515nm激光器開槽底部更平坦。

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間接減材法:功率器件、芯片製造等領域有應用。

最常見的是激光成像曝光(LDI),利用藍紫光激光器,通過數字or 光學掩膜完成曝光,成本相對較高,光伏未必能接受。

激光輔助化學腐蝕是一種替代方案,用激光對相應區域的材料進行改性,使得在強酸強堿中表現出不同的腐蝕速度。

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增材法:工藝相對複雜,多用於(yu) 泛半導領域。

選區需求下將展現出競爭(zheng) 力。尤其是激光可以柔性加工,嵌入到製造環節縮短BC電池工藝步驟,所以公司看好這個(ge) 方向。

以下三種是未來有望用於(yu) 光伏的技術:

1)脈衝(chong) 激光沉積:超短脈衝(chong) 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材料。現在的尺度可以做到百納米~微米量級。典型應用:導電圖形、鈍化圖形。

2)激光誘導熱氧化:原理和熱氧一致,區別在於(yu) 激光可以自主圖形化,在選區結構上非常有利。現在尺度可以做到幾十納米以下。

3)激光誘導相變:比熱影響區更溫柔的反應。相對成熟的應用:誘導單晶矽相變成多晶,改變材料電、光、磁性能,可以製造選區poly層,製造圖形化隧穿層。

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激光與(yu) 金屬化重點關(guan) 注3個(ge) 方麵

1)激光衝(chong) 擊強化:激光作用在柵線周圍區域,產(chan) 生光生載流子,利用光伏效產(chan) 生電流,衝(chong) 擊歐姆接觸不良的位置,獲得更良好的歐姆接觸。同時結合燒結工藝,強化柵線。

2)LSP使激光直接燒結成為(wei) 可能。有望結合燒結、彌補燒結窗口兩(liang) 個(ge) 工藝。

3)激光蝕刻?電鍍:用365年nm激光器開槽,應用於(yu) 電鍍銅環節,目標實現圖形化替代絲(si) 網印刷。

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公司QuaPulse技術:

精準控製窗口和深度。單一波長做時,為(wei) 了延伸擴散長度,必須選擇拉長的脈衝(chong) 寬度,增大對材料表麵的破壞。解決(jue) 方案是多波長組合,長波長實現深層開槽,短波長做淺表麵開槽。

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公司其他有望應用於(yu) 光伏領域設備

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公司概況

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英諾光伏設備(江蘇)有限公司,是英諾激光投資設立的新能源產(chan) 業(ye) 全資子公司,專(zhuan) 注於(yu) 光伏電池,組件自動化生產(chan) 設備的研發和製造。

     公司已成功研發並推向市場的量產(chan) 設備有TOPCon電池激光SE直摻設備,激光衝(chong) 擊強化LSP量產(chan) 設備,激光超細柵設備,BC電池激光開膜設備等。英諾光伏設備(江蘇)有限公司背靠英諾激光,除了有光伏自動化能力之外,還有強大的激光器技術和光學工藝開發能力,在行業(ye) 中獨樹一幟

01  TOPCon電池激光SE直摻設備



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02  激光衝(chong) 擊強化LSP量產(chan) 設備


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03BC電池激光開膜設備

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QuaPulse™

更強大的激光技術

隨著激光技術在精密加工,醫學成像,光學檢測等領域的廣泛應用,常規的激光調控手段,如脈衝(chong) 能量調製,空間聚焦等手段已經無法滿足精益求精的應用。

     英諾激光自研通過更複雜的激光脈衝(chong) 調控手段,例如脈衝(chong) 形態、脈衝(chong) 間隔、空間能量分布、波長組合等各種形式調控,獲得更加卓越的效果。並開發了各種配套的控製器、光學係統、軟件、激光器等,將其應用到了各種領域。

     QuaPulseTM激光時空調製技術通過多維度精準調製手段,可實現更加複雜的摻雜調控。表現為(wei) 方阻調控範圍大,損傷(shang) 小且可控。


技術特點


· 原創研發工藝:正向推導物理模型,有效結合激光器研發能力的創新成果。

· 量產(chan) 效率優(you) 勢:應用於(yu) SE激光硼摻雜的效率優(you) 勢量產(chan) 效率平均比主流供應商高0.03%-0.05%。

· 一體(ti) 式工藝優(you) 化:硼擴+激光 SE+ 氧化,全麵優(you) 化核心技術。


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XBC激光開膜技術

激光開槽技術在 XBC 電池上的應用主要為(wei) 刻蝕掩膜、製備 PN 區交叉指結構;PN 區隔離及鈍化膜開槽。XBC電池因其單麵發電量高且美觀,適宜高端分布式使用。

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英諾-激光器

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     英諾532nm綠光皮秒激器單脈衝(chong) 能量可達300μJ以上,優(you) 越的光束質量(M2<1.1)和完美的光斑圓度(>95%)及脈衝(chong) 穩定性,滿足大光斑整形的需求及XBC電池開膜的能量需求。

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近日,英諾激光LSP技術再次實現突破,助力TOPCon電池效率突破26.2%,效率增益達0.3%以上,開壓高達732mV。

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激光衝(chong) 擊強化LSP量產(chan) 設備

—英諾光伏設備(江蘇)有限公司—

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英諾激光LSP量產(chan) 設備已經正式推出,現麵向整個(ge) 行業(ye) 推廣。LSP技術的量產(chan) 導入可以快速實現TOPCon電池的降本增效,提高電池片檔位和組件功率,為(wei) 高效晶矽電池的發展注入強勁動力。目前已獲得批量訂單。

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TOPCon SE技術助力

光伏客戶降本增效

近日,英諾激光戰略合作客戶普樂(le) 科技(POPSOLAR)N型TOPCon電池經德國萊茵TÜV集團效率測試認證。公司所提供的激光SE直摻設備獲得客戶高度認可,並獲得越來越多頭部客戶的訂單。

助力客戶電池效率提升

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      近日,公司的戰略合作客戶普樂(le) 科技(POPSOLAR)N型TOPCon電池經德國萊茵TÜV集團效率測試認證,量產(chan) 轉換效率達到25.66%,並獲證書(shu) 。

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效率測試認證

圖片在此次效率測試認證中,TÜV萊茵依據IEC 60904-1:2020、IEC 60904-1-2:2019、IEC 60891:2021、IEC 60904-7:2019、IEC 60904-8:2014技術規範標準要求,對普樂科技N型TOPCon電池進行了電性能全麵測試。

      在此次效率測試認證中,TÜV萊茵依據IEC 60904-1:2020、IEC 60904-1-2:2019、IEC 60891:2021、IEC 60904-7:2019、IEC 60904-8:2014技術規範標準要求,對普樂(le) 科技N型TOPCon電池進行了電性能全麵測試。

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普樂(le) 科技泰興(xing) 基地一期TOPCon電池片項目於(yu) 5月18日正式下片後,在團隊夜以繼日的共同努力下,生產(chan) 線效率和良率快速爬升。其中,公司的激光SE設備及工藝助力客戶量產(chan) 電池提效達0.25%以上,贏得了客戶的高度認可!


第三代SE設備性能出色



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開發專(zhuan) 用激光器及光學係統

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      公司憑借多年積累的激光器及光學、工藝和自動化能力,成功將QuaPulseTM激光時空調製技術應用到TOPCon電池激光SE中,開發了基於(yu) 此技術的專(zhuan) 用激光器和設備,解決(jue) 了激光一次硼擴的難題。繼量產(chan) 設備正式推出後的短短幾個(ge) 月間,公司的高性能TOPCon激光SE設備在客戶的研發認證端、量產(chan) 驗證端、量產(chan) 線交付端都表現突出,獲得越來越多頭部客戶的關(guan) 注和認可,累計簽約近20GW。


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第三代TOPCon激光SE設備

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      公司光伏業(ye) 務團隊深入調研客戶應用場景,持續開展技術創新和用戶體(ti) 驗優(you) 化工作。基於(yu) 自主研發的QuaPulseTM激光調控加工係統、穩定先進的自動化裝備和對激光與(yu) 材料相互作用的深刻理解,已投入量產(chan) 的第三代高性能TOPCon 激光SE設備的產(chan) 能、碎片率、Uptime等關(guan) 鍵指標均已經達到行業(ye) 領先水平,提效水平與(yu) 可比同行相比平均高0.03%~0.05%,為(wei) 客戶提供了更優(you) 的選擇。


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