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2024年12月18日 ，第十六屆無(wú)錫國(guó)際新能源展覽會(huì)之第二屆n型光伏電池組件技術(shù)交流會(huì)在無(wú)錫太湖國(guó)際博覽中心A1館舉行。無(wú)錫光導(dǎo)精密科技有限公司首席技術(shù)官蘇宇航博士以“先進(jìn)激光技術(shù)在晶硅太陽(yáng)能電池的新應(yīng)用”為題做了深度、專(zhuān)業(yè)的技術(shù)分享。

蘇宇航從激光技術(shù)在晶硅電池的應(yīng)用介紹、N型量產(chǎn)電池技術(shù)現(xiàn)狀、先導(dǎo)集團(tuán)及光導(dǎo)科技、晶硅太陽(yáng)能電池的激光制程及設(shè)備等方面進(jìn)行了介紹。

激光在晶硅太陽(yáng)能電池的量產(chǎn)領(lǐng)域已有應(yīng)用

自1960年全世界第一臺(tái)激光出現(xiàn)之后，經(jīng)過(guò)60多年產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，激光在各行各業(yè)都已趨于成熟。而將成熟激光應(yīng)用在晶硅太陽(yáng)能電池量產(chǎn)領(lǐng)域，從2010年的激光通孔到2024年的激光摻雜、激光燒結(jié)，已有長(zhǎng)達(dá)十幾年的時(shí)間。

蘇宇航介紹，在這十幾年的發(fā)展中，高效電池的激光技術(shù)新應(yīng)用有很多新進(jìn)展。首先，激光磷SE是通過(guò)改善前后面表面物理結(jié)構(gòu)來(lái)能夠激發(fā)被加工材料的化學(xué)變化，在2020年之前也已經(jīng)進(jìn)入到量產(chǎn)階段。2024年的激光燒結(jié)以及現(xiàn)在正在研發(fā)的項(xiàng)目，背poly減薄、雙面poly激光加工技術(shù)，實(shí)際上是通過(guò)提升表面物理變化來(lái)改變電流或者提升雙面率的化學(xué)變化。

但是，不論是背poly減薄還是雙面poly均需要經(jīng)過(guò)大面積圖形化，激光因其穩(wěn)定、精度高、損傷可控、圖形化精細(xì)度高等優(yōu)點(diǎn)，將成為T(mén)OPCon產(chǎn)品升級(jí)的最大助力。

其次，激光在xBC圖形化應(yīng)用中，優(yōu)勢(shì)相對(duì)來(lái)說(shuō)更加美觀、高效，同時(shí)轉(zhuǎn)換效率更高。全背結(jié)背接觸電池正面無(wú)遮光柵線，外形美觀，且消除了柵線遮光損失。相比Topcon減少了2%左右的遮光面積，電流改善約0.8mA/cm?，理論轉(zhuǎn)換效率更高。但對(duì)于整體的激光加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，也面臨一些新挑戰(zhàn)，圖形化精度要求高、金屬化成本高、難度大、焊接難度大等。如果把這些挑戰(zhàn)逐一克服，相信xBC能夠逐步走向量產(chǎn)化良性循環(huán)過(guò)程里。

再次，無(wú)損開(kāi)膜也是國(guó)內(nèi)在進(jìn)行的最新應(yīng)用，無(wú)損開(kāi)膜相對(duì)于激光加工，蘇宇航認(rèn)為其難度不大，光源穩(wěn)定，兼容性較大，對(duì)于加工材料的損傷要求也比較清晰。但對(duì)于激光加工最主要的是工藝，深刻了解客戶電池工藝再運(yùn)用激光工藝，能夠取得共贏效果。所以，訂制專(zhuān)屬化激光方案是最優(yōu)選擇。

最后，蘇宇航表示最前沿的應(yīng)用是晶硅激光技術(shù)應(yīng)用，主要有激光氧化、激光摻雜活化、激光制備絕緣膜、激光晶化、LIPSS等。沒(méi)有進(jìn)入量產(chǎn)的原因是加工材料、加工場(chǎng)景以及前后制程與之前都不一樣。

提到N型量產(chǎn)電池技術(shù)現(xiàn)狀，蘇宇航表示：TOPCon仍是未來(lái)5年的主流技術(shù)產(chǎn)品，且仍有較大的提效降本空間。關(guān)于BC技術(shù)，不僅可以作為T(mén)OPCon的競(jìng)品，也可以作為T(mén)OPCon技術(shù)的延申，雖然成本較高，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)有很大的發(fā)展空間。

光導(dǎo)科技以技術(shù)優(yōu)勢(shì)打造核心競(jìng)爭(zhēng)力

先導(dǎo)集團(tuán)成立于2002年，目前是全球最大的新能源裝備制造和服務(wù)上，全球市場(chǎng)占有率目前第一。在全球有六個(gè)制造基地，無(wú)錫第一、第二、第三基地以及中國(guó)珠海、中國(guó)上海和德國(guó)六大基地，員工是超2萬(wàn)人。先導(dǎo)集團(tuán)有八大事業(yè)部，激光、半導(dǎo)體、鋰電、光伏、氫能、汽車(chē)、制造、智能和三系，光導(dǎo)科技是集團(tuán)的激光事業(yè)部。先導(dǎo)集團(tuán)業(yè)務(wù)涵蓋鋰電池智能裝備、光伏智能裝備、3C智能裝備、智能物流、汽車(chē)產(chǎn)線、氫能智能裝備、激光精密加工、機(jī)器視覺(jué)等八大領(lǐng)域，是新能源裝備的全球第一品牌。并且建設(shè)有100萬(wàn)平方米的研發(fā)和生產(chǎn)制造基地，多年來(lái)，公司研發(fā)投入占營(yíng)收比始終保持在10%以上，累計(jì)獲得授權(quán)專(zhuān)利超2300項(xiàng)，在新能源裝備市場(chǎng)，始終保持市占率第一。

光導(dǎo)科技作為無(wú)錫先導(dǎo)智能裝備股份的全資子公司，已有十幾年的發(fā)展歷程，公司產(chǎn)品覆蓋激光開(kāi)槽、激光打標(biāo)、激光劃線、激光剝離、巨量轉(zhuǎn)移、激光焊接、激光修復(fù)等，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、新型顯示、線路板、光伏、鈣鈦礦、鋰電等領(lǐng)域，并與松下、三星、寧德時(shí)代、比亞迪等全球知名客戶建立了合作關(guān)系。并且深耕光伏、鈣鈦礦、新型顯示三大領(lǐng)域，提供一站式激光智能解決方案。同時(shí)，去年在日本成立了日本研發(fā)中心，真正實(shí)現(xiàn)了海外研發(fā)中國(guó)制造。

光導(dǎo)科技光伏激光技術(shù)布局緊跟光伏晶硅太陽(yáng)能電池的技術(shù)迭代，比如，2019年初 PERC SE設(shè)備、2022年底 TOPCon SE設(shè)備及無(wú)損劃片機(jī)（配套劃焊一體機(jī)），以及2023年底激光二次燒結(jié)LEPT及XBC電池開(kāi)膜設(shè)備。BC開(kāi)膜設(shè)備從去年年底開(kāi)始研發(fā)，如今已有成熟設(shè)備在客戶端試用，另外，激光poly減薄，激光圖形化，激光誘導(dǎo)晶化，激光電池串焊等技術(shù)，光導(dǎo)科技一直在研發(fā)進(jìn)行。

晶硅太陽(yáng)能電池的激光制程及設(shè)備

光導(dǎo)科技作為激光精密加工領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，堅(jiān)持走在光伏行業(yè)激光技術(shù)研發(fā)的前列，積極探索、研發(fā)高效電池的激光技術(shù)應(yīng)用，蘇宇航分享了三種晶硅激光設(shè)備，分別為XBC開(kāi)膜設(shè)備、LEPT激光二次燒結(jié)設(shè)備和無(wú)損劃片設(shè)備。

蘇宇航說(shuō)激光在圖形化上的應(yīng)用有很多難點(diǎn)，最大問(wèn)題是光斑，加工窗口小，對(duì)光斑均勻性要求高，即對(duì)激光光束質(zhì)量和穩(wěn)定性要求高。其次是精度，光伏行業(yè)一般要求是在正負(fù)20微米之間，因此對(duì)設(shè)備振鏡、相機(jī)、載臺(tái)提出了更高的要求。再者去膜面積大，需要高功率綠皮激光器。最后需要進(jìn)一步降低對(duì)硅襯底的損傷，匹配更淺的腐蝕深度。

XBC開(kāi)膜設(shè)備有四大技術(shù)要素，光導(dǎo)科技聯(lián)合國(guó)內(nèi)外技術(shù)創(chuàng)出光導(dǎo)科技自有品牌，高功率激光器，以及穩(wěn)定能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)的技術(shù)指標(biāo)都融合在里面。光導(dǎo)科技光學(xué)設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)完全自主化，尤其是外光路設(shè)計(jì)。模擬仿真技術(shù)也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，光導(dǎo)科技依托于先導(dǎo)集團(tuán)6000多人研發(fā)平臺(tái)，會(huì)進(jìn)行五大方針模擬技術(shù)，光學(xué)、除塵、機(jī)構(gòu)、熱傳導(dǎo)以及運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，通過(guò)五大仿真技術(shù)，在設(shè)計(jì)理念上會(huì)進(jìn)行完全更新和PDC完全循環(huán)，可以實(shí)現(xiàn)先導(dǎo)集團(tuán)提倡的一次做對(duì)的設(shè)計(jì)理念。

了解了技術(shù)要素，蘇宇航表示，XBC開(kāi)膜設(shè)備有四大亮點(diǎn)。一是光學(xué)，光導(dǎo)已與國(guó)內(nèi)外一流光學(xué)制造商戰(zhàn)略合作，持續(xù)推動(dòng)光學(xué)器件和激光器的技術(shù)升級(jí)與優(yōu)化并且已成功實(shí)現(xiàn)激光器的國(guó)產(chǎn)化替代；二是軟件，光導(dǎo)擁有一流上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，致力于x-BC產(chǎn)品的激光高精密加工系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。自研的上位機(jī)激光加工系統(tǒng)集成了振鏡控制、激光器控制、視覺(jué)系統(tǒng)以及運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)激光器和振鏡的精密聯(lián)動(dòng)，保證光斑對(duì)齊效果。視覺(jué)和自動(dòng)化，光導(dǎo)自研視覺(jué)系統(tǒng)兼容產(chǎn)品膜色的變化，通過(guò)實(shí)現(xiàn)膜色預(yù)識(shí)別，快速光源匹配，快速、精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品特征的視覺(jué)識(shí)別與抓取。憑借先導(dǎo)集團(tuán)深厚的光伏電池自動(dòng)化經(jīng)驗(yàn)以及前幾代激光電池設(shè)備技術(shù)積累，對(duì)xBC產(chǎn)品的量產(chǎn)進(jìn)程充滿信心。

XBC開(kāi)膜設(shè)備還擁有兩套路線的光學(xué)方案，較低功率+低重疊和高功率+高重疊。兩個(gè)方案均經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證和實(shí)測(cè)，可應(yīng)用于不同的加工場(chǎng)合。除了光學(xué)方案，XBC開(kāi)膜設(shè)備還有功率監(jiān)測(cè)、機(jī)臺(tái)顯微鏡、斑實(shí)時(shí)監(jiān)控、光斑自動(dòng)糾偏等優(yōu)點(diǎn)。

而LEPT激光二次燒結(jié)設(shè)備，與常規(guī)設(shè)備相比，效率（≥0.3%）不低于行業(yè)領(lǐng)先水平，具備同時(shí)上下料，精分片源等功能，面掃（同平臺(tái)兼容線掃）、切換圖形便利、同時(shí)上下料等優(yōu)點(diǎn)，兼并友商優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，還有自己的優(yōu)勢(shì)。

無(wú)損劃片設(shè)備則用于把整片電池片無(wú)損劃切成半片，集成到劃焊一體機(jī)或者劃片單機(jī)設(shè)備，目前成功應(yīng)用于光伏PERC、TOPCon 、BC等。另外，該設(shè)備還拓展應(yīng)用至在線邊緣鈍化，晶硅疊層鈣鈦礦等前沿應(yīng)用中。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，目前產(chǎn)能是1萬(wàn)片左右。

演講最后，蘇宇航介紹，光導(dǎo)科技依托于先導(dǎo)集團(tuán)和先導(dǎo)、微導(dǎo)一起提供太陽(yáng)能電池及組件端整線解決方案（含TOPCon、HJT、x-BC及鈣鈦礦整線），以整線的視角保障設(shè)備的高質(zhì)量。 

原標(biāo)題：光導(dǎo)科技蘇宇航：先進(jìn)激光技術(shù)在晶硅太陽(yáng)能電池的新應(yīng)用