光伏BC電池行業(ye) 格局,正在悄然生變。 在當前BC擴產(chan) 暗流湧動的關(guan) 鍵階段,又一筆GW級設備訂單浮出水麵。東(dong) 莞市盛雄激光先進裝備股份有限公司近期與(yu) 某頭部光伏企業(ye) 簽署了BC電池GW級量產(chan) 設備的供應合同,為(wei) 其BC電池量產(chan) 項目提供國產(chan) 80W紫外皮秒300um大光斑激光圖形化設備。由於(yu) 涉及商業(ye) 保密條款,筆者尚未獲悉該筆訂單的具體(ti) 采購方名稱。 01 BC類電池批量出貨、擴產(chan) 潮起
近年來,電池技術的提升一直是光伏行業(ye) 發展的焦點。其中,BC技術無疑是當下備受關(guan) 注的技術路線,亦被認為(wei) 是未來5-6年晶矽電池的絕對主流,大量產(chan) 品都將走向BC路線。
BC電池(Back Contact Cell)全稱為(wei) 背接觸電池,本質上是一種電極工程平台,統稱為(wei) XBC電池(各類背接觸電池)。目前主要包括IBC、HBC、TBC、ABC、HPBC電池等。
其與(yu) TOPCon、PERC等技術不同的點在於(yu) ,BC電池前表麵無柵線,主要通過背麵圖形化工藝將正負極采用交叉排列的方式製備於(yu) 電池背麵,避免了常規電池正麵柵線的遮光損失。因此,BC電池結構具備三大優(you) 勢:光電轉換效率高;外觀精美,尤其適用於(yu) 分布式光伏場景;BC技術平台通用性好,可以結合各種材料體(ti) 係(PERC、TOPCON、HJT、疊層電池等)持續提效降本。
目前BC組件出貨量雖相對較小,但相較於(yu) TOPCon組件已形成明確且持續的市場溢價(jia) 。數據顯示,國內(nei) BC組件均價(jia) 約為(wei) 0.76元/W,比TOPCon組件高0.08元/W。愛旭股份也曾指出,其ABC組件在國內(nei) 分布式市場產(chan) 品溢價(jia) 約在10%左右,海外分布式工商業(ye) 市場溢價(jia) 10%-20%左右,在全球集中式市場BC組件亦獲得溢價(jia) 與(yu) 客戶認可。
由於(yu) 差異化技術帶來的產(chan) 品溢價(jia) ,BC企業(ye) 目前的市場表現要優(you) 於(yu) TOPCon陣營。愛旭股份半年報顯示,公司二季度單季實現淨利潤0.63億(yi) 元,環比增長120.93%,成為(wei) 首家單季度實現扭虧(kui) 的電池組件龍頭。上半年,其ABC組件出貨量達到8.57GW,同比增長超400%,營收貢獻占比74%左右。
實際上,BC技術的市場表現強於(yu) 預期體(ti) 現在多個(ge) 方麵。自2025年以來,BC技術陣營持續擴容,高景太陽能、英發綠能、協鑫集成、TCL中環等多家光伏企業(ye) 高調宣布入局;正泰、晶科、鈞達等TOPCon擁躉同樣展現出BC產(chan) 能布局的意圖。目前,國內(nei) 主要廠商已基本暫停TOPCon路線的擴產(chan) 規劃,在建產(chan) 能主要集中於(yu) BC技術路線。值得一提的是,在今年的SNEC展會(hui) 上,有22家企業(ye) 展出了BC產(chan) 品。
雖然BC電池由於(yu) 結構特點,在轉換效率等方麵具備諸多優(you) 勢,但相應的,BC電池的生產(chan) 工序更多、工藝相對複雜,需要更高的設備投資和更嚴(yan) 格的生產(chan) 控製,導致其生產(chan) 成本相對要高於(yu) TOPCon電池,這也是在此輪技術迭代中,推廣速度不及TOPCon的重要原因。
02 最經濟的方案:激光大麵積圖形化加工
在BC電池製造中,由於(yu) 所有電極均製備於(yu) 電池背麵,必須進行精確隔離以防止短路。目前,行業(ye) 內(nei) 公認最經濟的隔離方案就是采用激光圖形化工藝。
由於(yu) 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,這中間涉及兩(liang) 道極為(wei) 重要的激光工序:P1-BSG開膜、P2-PSG開膜。這兩(liang) 道激光工序主要是利用激光在電池表麵進行nm級的膜層去除,形成特定的圖案或結構。
激光圖形化工藝對激光設備提出了多項嚴(yan) 格要求:
(1)高加工效率:激光刻蝕區域麵積占比整個(ge) 矽片表麵積的50~60%,需要振鏡掃描速度在60m/s以上以提高激光加工CT,同時增加單光斑的寬度,來減少掃描次數,提升CT。要實現高掃描速度及相對大的光斑尺寸,就必須要提高激光器的單脈衝(chong) 能量與(yu) 重複頻率,即需要更高功率的激光器來支撐;
(2)高光斑均勻性:整形光斑均勻性直接決(jue) 定了加工的品質,對電池性能影響甚大。不均勻的光斑會(hui) 導致開膜不均勻,造成能量輕的區域濕法後膜層殘留,能量重的區域底部膜層損傷(shang) 、出絨,造成局部短路複合、填充降低導致電池轉換效率變低;
(3)低熱影響及損傷(shang) :要實現加工精度高、熱影響小、低損傷(shang) ,需要使用超短脈衝(chong) 、超高峰值功率的皮秒、飛秒激光器。皮秒(10-12s)和飛秒(10-15 s)激光,因其極短的脈衝(chong) 寬度,能在瞬間釋放極高的峰值功率,使大部分材料瞬間氣化、熱效應及熔珠極少,邊緣整齊。同時熱熔效應少,對底層的損傷(shang) 控製也能做得更精細;
(4)低成本:以前國內(nei) 量產(chan) 設備都是采用美國進口的50W紫外皮秒激光器,激光器成本占比超過激光設備整機成本的50%,單GW的激光設備成本在6~7000萬(wan) 左右,相對BC電池單GW投資占比大,因此對於(yu) BC電池量產(chan) ,激光圖形化設備降本意義(yi) 重大。
03
大力出奇跡:盛雄80W紫外皮秒激光器,高效助推BC電池大麵積圖形化低成本量產(chan)
經過對多家光伏設備製造商的實地走訪,並與(yu) 相關(guan) 技術研發團隊進行深入探討後,筆者梳理出滿足當前用戶對設備技術需求的三大核心要素:
高功率高光束質量高穩定性的超快激光器
高適配度的DOE光束整形鏡片
簡單易用、便於(yu) 操作的高速高精度的激光控製軟件
1、高功率高光束質量高穩定性的超快激光器
先說一下激光圖形化加工設備的核心部件———激光器,是否能夠自研高光束質量高功率高穩定性的激光器,它直接決(jue) 定了用戶是否願意“多看一眼”,也是光伏激光設備製造商成功切入BC電池應用場景的首要關(guan) 鍵。
正如前文所分析,要推動BC技術走向成熟,必須依靠滿足複雜工藝要求和成本可控的高功率高光束質量高穩定性激光器,才能解決(jue) 產(chan) 能低、損傷(shang) 限製提效等製約BC電池大規模量產(chan) 的問題。
據分析,在BC電池的激光圖形化加工領域,以往市麵上普遍采用大功率綠光皮秒激光器作為(wei) 主流加工方案。而近期筆者注意到,多家頭部光伏企業(ye) 已陸續轉向使用大功率紫外皮秒激光器,這一轉變的原因是什麽(me) ?
雖然經過實際驗證100W綠光皮秒激光在很大程度上已經可以滿足BC電池對圖形化的要求,但在加工精度、損傷(shang) 控製以及電池轉換效率的提升等方麵,紫外皮秒有著更佳的表現。相較綠光皮秒,紫外皮秒激光波長更短,對於(yu) 特定材料吸收率更高,能夠高效地處理N型矽片的BSG、PSG等多種膜層結構,其加工熱損傷(shang) 更小,工藝窗口也相對更寬,良品率高,且能進一步提升電池的轉換效率。
然而現實是,目前行業(ye) 內(nei) 能夠研製80W及以上功率紫外皮秒激光器的企業(ye) 少之又少,該領域的技術和市場主要被國際上的寥寥數家巨頭所壟斷。設備製造商普遍依賴進口激光器,不僅(jin) 推高核心部件的采購成本,也進一步加劇光伏企業(ye) 設備初始投資成本的壓力。因此,實現紫外皮秒激光器的國產(chan) 化對於(yu) 推動BC電池低成本量產(chan) 而言至關(guan) 重要。
本次獲得BC電池GW級量產(chan) 訂單的盛雄激光,早在2021年就已作為(wei) 國內(nei) 首家推出300W紅外皮秒激光器的企業(ye) ,經過四年的持續研發與(yu) 產(chan) 業(ye) 化積累,該公司目前已構建起穩定、自主可控的300W紅外技術平台,具體(ti) 總結為(wei) 以下幾大特點:
自研超快皮秒光纖種子源:采用閉合光路,穩定性好可靠性高,同時具有免調整體(ti) 積小的優(you) 點,現已批量生產(chan) 2000餘(yu) 台;
高功率固體(ti) 放大技術:采用LD泵浦放大晶體(ti) ;
自研電控技術:POD脈衝(chong) 控製技術、外觸發抖動小於(yu) 20ns,滿足圖形化快速開關(guan) 光尺寸精度;
良好的熱管理:內(nei) 部優(you) 異熱管理,保證高功率激光器的穩定性;
正是基於(yu) 穩定自主的300W紅外技術平台,盛雄激光成功研製出高穩定性300W及以上的大功率紅外皮秒激光器,以此作為(wei) 倍頻光源,相繼開發出160W綠光皮秒激光器及80W紫外皮秒激光器,有效滿足了BC電池激光圖形化加工當前對激光器功率、光束質量和穩定性等需求,為(wei) BC電池的低成本量產(chan) 提供了關(guan) 鍵技術支撐。
2、高適配度的DOE光束整形鏡片
激光器除了要實現高單脈衝(chong) 能量以此產(chan) 生大尺寸光斑,增大處理麵積,縮減掃描頻次與(yu) 路徑,壓縮單片電池的處理時間之外,還需要以確保光斑的均勻性,滿足BC電池對圖形化質量的需求。
在采用激光工藝對BC電池背麵進行大麵積圖形化刻蝕處理時,傳(chuan) 統高斯光斑劃槽易出現切邊不齊、深度不均、邊緣掛渣等問題,影響加工質量。因此,業(ye) 內(nei) 多采用勻化DOE以確保能量密度一致,減少劃槽深度和寬度不均的問題,提升矽片的強度和可靠性。
然而DOE的選型需根據激光器的波長、光束模式及發散角定製設計,與(yu) 激光器達到良好適配,確保輸出光斑為(wei) 方形或矩形平頂光斑,避免光斑形狀失真、能量分布不均勻導致的加工缺陷。對此,盛雄激光結合客戶需求線寬,定製DOE尺寸,減少掃描次數與(yu) 線重疊率,從(cong) 而減少重疊區域損傷(shang) ,增大光斑能量利用率,提升加工效率,實現在高重頻加工下,激光圖形化加工單位平方微米去除材料更為(wei) 均勻徹底。
3、簡單易用、便於(yu) 操作的高速高精度的激光控製軟件
在BC電池產(chan) 業(ye) 化初期,專(zhuan) 用激光圖形化軟件係統存在顯著市場空白。伴隨2024年BC產(chan) 能加速擴張,第三方軟件商雖相繼推出工藝控製平台,但其底層架構與(yu) 設備硬件集成時普遍麵臨(lin) 係統兼容性差、人機交互邏輯複雜等核心缺陷。究其根源,在於(yu) 軟件開發商缺乏對BC電池激光圖形化工藝的深度了解,無法精準捕捉光伏企業(ye) 的核心需求。
盛雄激光基於(yu) 對產(chan) 業(ye) 鏈瓶頸的洞察,開發出自主可控的軟件平台,在虛實線的對齊調整、圖檔的編輯修改等方麵更便捷靈活,縮短新圖檔導入時間,人機操作界麵更為(wei) 簡潔、人性化。於(yu) 用戶而言,一方麵提高了生產(chan) 效率與(yu) 人工操作便利性;另一方麵自主研發的軟件與(yu) 其他器件、組件的兼容性更好,減少設備故障率。
基於(yu) 上述幾大核心優(you) 勢,盛雄激光80W紫外皮秒大光斑激光圖形化設備讓占據BC電池量產(chan) 成本比重較高的激光圖形化工序有了質的提升,相較於(yu) 隆基、愛旭原來的激光設備供應商,盛雄激光的大光斑圖形化設備可節省成本2分/W(單GW可多創造2000萬(wan) 淨利潤),這也成為(wei) 盛雄激光斬獲頭部光伏企業(ye) BC量產(chan) 訂單的核心競爭(zheng) 力。
小 結
通過係統性的了解和分析,我們(men) 可以明白,BC技術的市場規模桎梏已經解除,激光圖形化加工技術已經引爆BC電池量產(chan) 的趨勢。加上光伏市場本身的釋放,接下來的,就是八仙過海各顯神通。
盛雄激光之所以能夠斬獲該筆訂單,除了通過加大研發力度,針對核心器件實現快速迭代升級,從(cong) 而真正且實際解決(jue) 了用戶痛點外,另一方麵在於(yu) 盛雄激光會(hui) “省”。
要想推動BC電池大規模量產(chan) ,降低製造成本是首要因素,實現成本控製關(guan) 鍵在於(yu) 核心器件技術自主可控。盛雄激光設備所用的激光器為(wei) 全自主研發,核心光電零部件自主可控,保證產(chan) 品毛利率。
對於(yu) 依舊在堅守碳中和戰略的中國來說,鋰電、光伏行業(ye) 現已成為(wei) 十五五規劃征定環節的熱門選題,承載著構建清潔能源體(ti) 係、保障國家能源安全的重大使命。盛雄激光通過自主可控的皮秒、飛秒激光器等核心技術,正為(wei) 這些關(guan) 鍵產(chan) 業(ye) 鏈的降本增效與(yu) 技術迭代提供不可或缺的“硬核”支撐。
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