BC電池每GWh節約3500萬元！盛雄激光200W綠光皮秒讓量產成本大幅下降

在光伏產(chan) 業(ye) 陷入寒冬之際，BC電池技術如同熊熊烈火點燃了晶矽電池技術紛爭(zheng) 的熱潮。日前，行業(ye) 龍頭隆基綠能自主研發的背接觸晶矽異質結太陽電池，利用全激光圖形化可量產(chan) 製程工藝，成功獲得27.09%的電池轉換效率，刷新了單晶矽太陽能電池效率的世界紀錄，進一步證明了BC電池技術的巨大潛力。

值得關注的是，盡管BC電池技術優勢明顯，但熱製程鍍膜和激光開膜圖形化、後續清洗設備上的壁壘和高昂的設備投資成本仍是目前各大企業抉擇投入大規模量產的難題，而激光圖形化加工無疑是當前BC技術破局最關鍵的工藝，國內相應的激光設備廠商技術研發破局的積極性也因此水漲船高。其中，筆者關注到盛雄激光最新推出的200W綠光皮秒激光器，或將成為顛覆BC電池製造工藝的關鍵技術——大功率超快皮秒激光器對BC電池的開膜刻蝕更徹底，對後續清洗工藝要求更低、時間更短，對熱製程鍍膜工藝窗口參數更加包容。

激光器技術

BC電池量產(chan) 成本的勝負之源

極為複雜的工藝流程是製約BC電池技術實現大規模應用的一大因素，而激光圖形化加工技術則被視為破解這一困局、推動BC技術發展的關鍵所在。由於BC電池需要進行背麵大麵積圖形化刻蝕處理，使PN結和金屬接觸能形成一定的排列和形狀，這中間涉及三道極為重要的激光工序：P1、P2兩道大光斑開膜，P3一道小光斑刻蝕。

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這三道激光工序主要是利用激光在電池表麵進行精細的刻劃，形成特定的圖案或結構。並且作為(wei) BC電池實現大規模量產(chan) 的關(guan) 鍵，也對激光設備提出了多項嚴(yan) 格要求：

1、要求激光器能實現超短激光脈衝和兆瓦級超高峰值功率。脈衝時間越短，能量越集中，熱影響區越小，以此提高加工精度和分辨率，降低材料損傷。

2、確保光斑足夠均勻，不均勻的光斑會導致加工出的電池性能不一致，如光電轉換效率、填充因子等參數波動較大，降低了電池的穩定性和壽命。

3、在生產過程中確保產品高精度、高性能之餘，產能的提升也是降本關鍵。

因此，市場對能夠解決光斑小產能低、損傷限製提效等問題的單脈衝能量、高重頻皮秒激光器的需求應運而生。

作為國家工信部第一批專精特新小巨人企業的盛雄激光，在近期投下一顆重磅炸彈，以200W綠光皮秒激光器為矛直指BC電池技術，真正意義上的實現了BC電池大麵積圖形化高效且低成本量產。

盛雄200W綠光皮秒激光

光斑均勻度接近理想狀態

對於(yu) BC技術而言，高精度的激光刻蝕可以確保電極、柵線等結構的尺寸和位置精度，以提高電池的光電性能，其首要條件便是能實現均勻的光斑分布。

均勻度較高的光斑，可以減少材料損傷或後續處理步驟（如清洗、修複等）的需求和成本，提高電池壽命、可靠性。

從上圖我們可以看到，盛雄激光自研的200W綠光皮秒激光器在高重頻率加工狀態下，近乎接近理想狀態，效果極好。

但據筆者了解，BC電池每GW產線2-3道激光工藝所需設備總值高達將近7000萬元，目前國內裝載4台納秒或皮秒綠光激光器的刻蝕設備最高產能隻有4000pcs/h，P1、P2、P3三道工序每GWh需要10台設備，也就是說如果使用100W以內四頭納秒或皮秒綠光激光器設備進行加工，4000pcs/h的產能意味著每GWh總產能是40000pcs/h，高昂的成本如同枷鎖無情地束縛著眾多光伏電池企業邁向BC技術路線，成為量產之路上難以逾越的阻礙。

而降本的關鍵在於每台激光設備的每小時產能，每台激光設備的產能又在於具備高單脈衝能量和高重複頻率的皮秒激光器。

因為在刻蝕 200-300 μm 線寬方形大光斑圖形時，如果單脈衝能量低於 300 μJ 時，單位平方微米的能量密度不夠，就去除不了膜層，常規激光器做大單脈衝能量都是靠降低激光器的重複頻率來實現。

目前市場上常見激光器大都在 300Khz、300μJ、100W左右的功率區間的綠光皮秒激光器。如若激光器頻率低了，掃描振鏡在移動光束加工刻蝕圖案時，如果想形成BC電池片複雜圖形無縫連接的線形圖案，必然會降低振鏡掃描速度，這樣加工產能效率就會降低。

因此，突破產能瓶頸就要在激光器功率上進行提升，才能實現高單脈衝能量和高重複頻率的雙技術突破。誰掌握了高功率激光器核心技術，誰就能在BC電池降本增效上發揮巨大的產業推動力。

綠光皮秒激光器是通過紅外激光器二次倍頻而來，如果要實現綠光皮秒激光器功率提升的技術瓶頸突破，源頭在於要有穩定性好的300W以上的大功率紅外皮秒激光器來作為倍頻光源，目前市麵上僅有盛雄激光能生產出300W-500W工業級的大功率紅外皮秒激光器。

大力出奇跡

大單脈衝(chong) 能量、高重複頻率實現產(chan) 能翻番

盛雄激光200W綠光皮秒激光器

擺脫三大工藝參數限製

一直以來，光伏電池開膜激光刻蝕對激光器的光束質量、指向性和DOE（光學衍射元件）匹配性都有嚴格的技術指標要求，但盛雄200W綠光皮秒激光器對客戶的匹配適應性有所提升，容差增大，主要原因在於功率的提升，減少了對這三大參數的要求。

激光刻蝕對光束質量、

指向性、DOE匹配性的要求

光束質量決定著刻蝕效果和加工分辨率，光束指向性決定著激光能量是否能準確地聚焦到目標區域。如果指向性不佳，會導致光斑均勻性變化，降低刻蝕效果和加工精度。因此，在激光刻蝕過程中，需要對光束指向性進行控製和調整。在批量生產時，就需要人工不斷幹預，去調整光路，無疑大大提高了人力成本。

而DOE鏡片（光學衍射元件）在激光刻蝕中起到光束整形的作用，一旦DOE的匹配性不良，便會(hui) 導致光斑形狀失真、能量分布不均勻等問題。因此，在選擇DOE時，需要選擇與(yu) 激光器光束匹配的型號，並進行必要的校準。

盛雄200W綠光皮秒激光

擺脫三大參數限製

即便光斑質量差、指向性不佳，DOE匹配度不高，盛雄的200W綠光皮秒激光器仍然能夠穩定運行，對單個光斑和指向性沒有嚴格要求，對DOE的匹配性也不強求，對此盛雄激光也做出了分析。

用同一200W綠光皮秒激光器對某些BC電池加工，在與(yu) 不同狀態的DOE配合下，單光斑效果不論優(you) 劣，在高重頻加工下，效果近乎一致，均為(wei) 優(you) 良。這使得規模化穩定量產(chan) 變得更加容易實現，單位平方微米需要足夠強的能量才能有效地去除材料，隨著頻率的增加和平均功率的提升，加工效果更為(wei) 幹淨徹底。

200w綠光皮秒激光器對DOE狀態要求對比圖

在實際加工過程中，早期市麵上推出的60W納秒綠光激光器受限於(yu) 頻率不高，其加工速度僅(jin) 能達到30000mm/s左右，隨後市麵上又推出了100W綠光皮秒激光器，即便功率和頻率均有所提升，但最終的加工效率也僅(jin) 僅(jin) 略高於(yu) 60W納秒綠光激光器。而盛雄激光的200W綠光皮秒激光器在滿足較大單脈衝(chong) 能量的同時，具備較高的頻率，掃描速度可達70000mm/s，同時還有足夠的功率餘(yu) 量。這種跨越式的效率提升，才能真正意義(yi) 上推動BC電池進入大規模量產(chan) 的時代。

綜合以上幾項數據表明，盛雄200W綠光皮秒激光器有著兩大優點：

1、高功率（200W）：有效提高加工效率。

2、高重頻：相對減小對於單光斑均勻性的要求，擴大工藝參數區間，提高量產穩定性。

兼容所有PREC電池激光設備改造升級，

實現高效穩定運行

盛雄激光推出的200W綠光皮秒激光器有著極高的匹配性。此前，激光器能夠穩定地與這台設備搭配使用，但更換另一台設備後，激光器的運行穩定性卻無法保證。而現在200W綠光皮秒激光器出來以後，對於設備的兼容性極高，基本上隻需要更換激光器保留原設備仍然能維持穩定運行，還能實現效率翻番，對於企業來說，這無疑是降本增效的利器。

此外，盛雄激光200W綠光皮秒激光器也可以通用於(yu) 原客戶已購買(mai) 的PREC電池激光開膜和SE摻雜設備進行升級改造，可以實現新BC電池P1、P2、P3激光開膜，讓企業(ye) 原來的固定資產(chan) 投資可以繼續變現，為(wei) 企業(ye) 減少投資，提高資產(chan) 綜合利用率。

200W綠光皮秒高效助推

BC電池量產(chan) 成本大幅下降

雙頭堪比四頭產(chan) 能，

BC電池每GWh節約3500萬(wan) 元！

據了解，目前國內(nei) 裝載4台納秒激光器的刻蝕設備產(chan) 能大概有4000pcs/h，現階段眾(zhong) 多光伏電池企業(ye) 所用設備搭載的激光器多為(wei) 進口100W綠光皮秒激光器，雙線四頭激光器設備的產(chan) 能大概有4000~4200pcs/h。而裝載盛雄200W綠光皮秒激光器的雙線四頭刻蝕設備產(chan) 能有8800pcs/h，相比之下提升了50%，可以說有著質的飛躍。

前文有提到，每GWh需要10台設備，如果使用四頭納秒綠光激光器設備進行加工，4000pcs/h的產(chan) 能意味著每GWh總產(chan) 能是40000pcs/h。當使用雙線四頭200W綠光皮秒激光設備時，8000pcs/h的產(chan) 能要完成40000pcs/h的任務，僅(jin) 需5台設備即可，以每GWh需要7000萬(wan) 投資而言，現在成本能節約近3500萬(wan) ，肉眼可見地為(wei) 企業(ye) 最大程度降低了加工成本。

展望

超快激光器的未來

目前看來，在BC電池技術領域，200W綠光皮秒激光的解決(jue) 方案將會(hui) 逐步成為(wei) 市場主流，經市場驗證後將高效助力光伏企業(ye) BC電池實現大麵積圖形化量產(chan) 。同時，200W綠光皮秒激光不僅(jin) 幫助BC電池技術實現突破，在鈣鈦礦產(chan) 業(ye) 中也大有可為(wei) ，未來或將推動鈣鈦礦電池進一步突破效率瓶頸，引領光伏行業(ye) 革新。

近年來，盛雄激光作為(wei) 工業(ye) 超快激光器領域的技術領導者，其皮秒激光器的功率區間包含：

盛雄激光獨占國內(nei) 市場鼇頭，現已全部實現進口替代，在高功率激光器上實現技術超越，年產(chan) 量更是高達1000台。經過近兩(liang) 年的設備開發及與(yu) 重點客戶的工藝合作試用，在光伏電池和鋰電電池兩(liang) 大領域屢獲突破，為(wei) 兩(liang) 大行業(ye) 不斷帶來創新價(jia) 值。盛雄激光對外開放單獨銷售激光器及激光加工工藝技術輸出與(yu) 合作，竭誠歡迎行業(ye) 內(nei) 專(zhuan) 業(ye) 自動化設備廠商及激光設備廠商垂臨(lin) 合作。相信在盛雄激光的引領下，工業(ye) 超快激光器將持續突破，為(wei) 終端用戶帶來更多的驚喜與(yu) 收獲。

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