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新能源環境

激光加工技術在太陽能電池製造中的應用

fun88网页下载 來源:中穀聯創2023-11-02 我要評論(0 )   

前幾年,提起新能源行業(ye) ,人們(men) 想到的都是鋰電/電動汽車,其實太陽能也屬於(yu) 新能源一塊,進入2023年,在工業(ye) 經濟增長疲軟,激光行業(ye) 加劇內(nei) 卷的情況下,太陽能電池的激光加...

前幾年,提起新能源行業(ye) ,人們(men) 想到的都是鋰電/電動汽車,其實太陽能也屬於(yu) 新能源一塊,進入2023年,在工業(ye) 經濟增長疲軟,激光行業(ye) 加劇內(nei) 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(wei) 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(yu) 材料發生作用,並瞬間把材料氣化或改變性質達到預期製造效果。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(nei) 工業(ye) 激光主要的應用份額是在金屬切割、焊接,屬於(yu) 一種粗加工的方式,對工件精度的要求並沒有非常高,設備的通用性很強,所以容易形成批量規模。

激光應用的另一方麵是精密加工,由於(yu) 其大多數是定製加工,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(chan) 品小而精,激光工藝開發與(yu) 試樣周期長,所以精密激光加工難以批量生產(chan) 。以去年我國大約500億(yi) 元的工業(ye) 激光設備規模,其中近80%是屬於(yu) 激光粗加工的,精密激光加工僅(jin) 占了20%左右。

在這20%精密激光加工裏麵,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(ye) 應用,這裏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(chan) 中,激光加工技術主要應用於(yu) 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麵增加鈍化層,一方麵阻止載流子在一些高複合區域(如電池表麵與(yu) 金屬電極的接觸處)的複合行為(wei) ,減少電損失;另一方麵同時可以增強電池下表麵光反射,減少光損失,從(cong) 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(chan) 業(ye) 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(you) 化的能量密度分布,精確控製作用時間,並保證每個(ge) 脈衝(chong) 嚴(yan) 格一致。隻有特製的激光器和光路控製,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(yu) 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(chan) 的控製係統是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(chan) 業(ye) 化的保證。

在PERC技術中,難點之一是背麵電極透過鈍化層實現微納級高精度的局部接觸。加工過程中,在對鈍化膜精密刻蝕的同時,不能損傷(shang) 到矽襯底材料,否則會(hui) 影響電池片最終轉化效率。

相對於(yu) 傳(chuan) 統工藝的太陽能電池製造,PERC高效太陽能電池製造隻需要增加氧化鋁鍍膜設備、激光加工設備及其它少量輔助設備即可完成生產(chan) 線的升級和改造,可以兼容現有生產(chan) 線,有利於(yu) 以相對較低的成本提升電池技術參數和生產(chan) 效率,對太陽能電池製造企業(ye) 具有很強的吸引力。

SE摻雜工藝

SE電池(選擇性擴散電池)是通過在晶矽太陽能電池電極柵線與(yu) 矽片接觸部位區域進行高濃度磷摻雜,從(cong) 而降低電極和矽片之間的接觸電阻;電極以外區域進行低濃度淺摻雜,降低表麵複合速率,從(cong) 而有效實現電池的開壓、電流和填充因子的改善,提高光電轉換效率。

SE電池製備的主要工藝方法包括絲(si) 網印刷摻雜源高溫擴散法,離子注入法和激光摻雜法等。激光摻雜具有提效明顯、工藝流程簡單、投入成本低、設備緊湊、占地麵積小、無汙染,與(yu) 傳(chuan) 統太陽能電池生產(chan) 線相兼容性強等特點,因而逐漸成為(wei) 了行業(ye) 主流的選擇性發射極製備方式。

MWT工藝

MWT(金屬穿孔卷繞技術),用以製備背接觸MWT電池,該技術采用激光打孔、背麵布線的技術消除正麵電極的主柵線,正麵電極細柵線搜集的電流通過孔洞中的銀漿引到背麵,這樣電池的正負電極點都分布在電池片的背麵,有效減少了正麵柵線的遮光,提高了光電轉化效率,同時降低了銀漿的耗量和金屬電極-發射極界麵的載流子複合損失。

和常規組件相比,MWT電池製造省去了複雜的高溫焊接過程,更容易實現自動化和更高產(chan) 能,降低破片率。

MWT電池製造中在矽片、銅箔和封裝材料中做精準打孔是重要步驟。低功率、短波長的激光器打孔的質量好、熱損傷(shang) 小,但速度慢、成本高,不適合規模化生產(chan) ;高功率、長波長的激光器打孔速度最快,但熱損傷(shang) 大,容易產(chan) 生隱裂,影響產(chan) 品質量。選擇穩定性最佳的激光器,性價(jia) 比最佳的波長,調整合適的功率、頻率和脈寬、光束質量等參數是做好MWT電池的基礎。


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