開云·體育平臺(中國)官方網站光伏激光設備行業專題研究:開云·體育平臺(中國)官方網站激光在光伏中的運用
(一)開云·體育平臺(中國)官方網站激光加工優勢分明,運用處景日益普遍
激光是一種純色.準直.高亮.同向.高能量密度的光子行列呢。激光技術起源于20 世紀60年月,與簿本色.半導體.盤算機并稱20世紀新四大制造,享有“最快的刀啊”. “最準的尺啊”.“最亮的光啊”等聲譽,普遍運用于原料加工與光刻.通訊與光存儲. 科研與軍事.儀器與傳感器等領域呢。
激光發生于激光器,激光器由增益介質.泵浦源.光學諧振腔組成呢。依照海目星招 股運用辦法,增益介質是光子發生的源泉,通過吸收泵浦源發生的能量,使增益介質 從基態躍遷到引發態呢。由于引發態為不穩固狀態,這個時候,增益介質將張開能量回歸 到基態這一穩態呢。在此釋能歷程中,增益介質發生出光子,且這些光子在能量.波 長.方向上擁有高度一樣性,她們在光學諧振腔中不停反射,往復行-動,最終通過 半反射鏡射出激光器,組成激光束呢。這一組成理由使得激光擁有極好的方向性.亮 度.單色性和相關性,能做到將光束制約在幾個毫弧度立-體角內,使能量高度會合呢。
開云·體育平臺(中國)官方網站激光加工技術優勢分明,下面運用處景普遍呢。得益于激光突出的特征,激光加工技 術具有非來往式加工.熱影響區小.不受電磁滋擾.便于努力化掌控.全部可運用 于任何原料.準確詳細.一樣水平高.高速便利等分明優勢呢。在原料加工與光刻這 一主要運用領域,激光加工技術便具有分割.焊接.鉆孔.打標.鐫刻.熱處置. 迅速成型.涂覆等多種運用辦法,下面運用處景普遍,足夠助力制作業向“光制作啊” 穩步邁進呢。
(兩)光伏主旋-律降本增效,激光加工吻合領域進展需要
“531新政啊”出臺,降本增效變成光伏領域主旋-律呢。2018年五月31日,發改委.財政 部和資源局結合公布《關于2018時光伏發電有關事情的通告》,乞求掌控需要國家 補助的普通光伏電站建設范圍,推行光伏發電補助退坡呢。領域補助退坡的提早來到 對光伏組件廠商和光伏電站的競賽力提出了更高乞求,促使光伏制作企業產能升級, 加速新技術的研發和運用,從而提升光伏電池轉換效果,下降發電本呢。
激光加工吻合光伏領域進展需要呢。光伏領域降本增效的主旋-律下,各光伏制作企業 對制作加工的乞求越發提升,傳統的機械加工辦法在精度.加工效果.牢靠性.適 用范圍等許多方方面面最先難以順應新的生產乞求,而激光加工在以上方方面面均體現突出. 優勢分明呢。疊加激光精致化進展趨向,超快激光不停迭代升級,其依靠超短連續時 間和超強峰值功率,迅速開拓原料超精致.低損害和空-間3D加工處置的新領域,適 配PERC.TOPCon.HJT等高效電池技術,與光伏領域生產需要吻合度進一步提升呢。 同時,激光加工的高柔性十分適合努力化.智能化生產,兩相結合下不僅能提升生 產質量,帶來光伏電池轉換效果的肯定提升.更迫近理-論極限,而且能減少人-工成 本.節約生產空-間.優化生產布置,推進范圍化生產下本下降呢。
受光伏領域喜好,各工藝樞紐連續滲透呢。在PERC時期,激光裝備以前在效果提升 和本節約上起到主要效果呢。激光加工技術現在主要運用于融化.分割.刻邊.摻 雜.打孔等樞紐,主要的工藝內容包羅MWT激光打孔,SE激光攙雜.激光擴硼, PERC激光融化,LID/R激光修復和激光劃片/裂片等主要效果呢。
兩.獨自運用激光加工技術PERC 時期足夠運用,新技術途徑有為連續
(一)PERC 仍為領域相對主力,N 型新技術引發以后
理-論上,發電量=年平均太陽輻射總量x電池總面積x光-電轉換效果,假設太陽輻射保 持不變,光-電轉換效果的提升將帶來需要電池面積的下降,推進降本增效呢?,F在 PERC電池依靠成熟技術和較低本,變成領域相對主力,市場占比高達91.2%, 2021年新建量產產線也以其為主呢??墒?,PERC電池轉換效果(現在23%差一點)正 逐步逐步迫近24%的理-論極限,以后提升空-間有限呢。而以TOPCon.IBC.HJT為代表的 N型電池轉換效果更高,現在量產轉換效果在24.0-24.5%差一點,理-論極限分-別可達 28.5%/28.7%呢。隨著以后生產上量和工藝打破,本下行下有為逐步取代PERC電池 變成領域下一代潮水技術呢。
(兩)PERC激光開槽裝備居焦點職位,可疊加 SE 攙雜等多項技術
PERC對比通例光伏電池主要在后面舉行工藝改良呢。PERC電池全稱為鈍化發射極和 后面電池,其電池結構從通例鋁背場電池BSF改良而來呢。依照《PERC電池???, 通例BSF電池由于背表-面金屬鋁膜層中的復合速率無法降至200cm/s以下,致使抵達 鋁背層的紅外輻射光惟有60-70%能被反射回去,極洪水平制約了轉換效果提升呢。 PERC通過在電池后面附上介質鈍化層,阻止載流子在如電池表-面與金屬電極的接 觸處等一些高復合地域的復合行-動,完成電損失減少呢;同時能夠增強電池下表-面光 反射,減少光損失,從而帶來約1pct的轉換效果提升呢。另外,SE攙雜.MWT.LID/R 等多項技術可疊加運用于PERC電池,進一步提升其光-電轉換效果呢。
激光開槽PERC生產焦點技術,對應激光開槽裝備
PERC電池生產工藝主要新增聚集后面鈍化層.開槽組成后面來往兩項呢。PERC電池 與BSF電池最大的區分在于電池后面用全表-面介質膜鈍化和局域金屬來往辦法取代 全鋁背場電極,其余較為相似呢。因而PERC電池生產上和通例生產流程同質性高. 較簡易實行,主要需要在邊緣隔絕工序稍做優化,并新增聚集后面鈍化層.開槽形 成后面來往兩項工序呢。聚集后面鈍化層工序段需新增如PECVD.ALD等后面鈍化處 理裝備,而開槽組成后面來往工序段需新增開槽裝備呢。
激光開槽為最優處置計劃,化解PERC生產技術難點呢。依照帝爾激光招股運用辦法, 后面電極透過鈍化層完成微納級高精度的部-分來往是PERC生產主要技術難點呢。加 工歷程中,需要保證對鈍化膜精致刻蝕的同時,不行以損害到硅襯底原料,否則會導 致電池轉換效果受損呢?,F在產-業內主要有光刻.噴墨打印.激光開槽三種處置計劃呢。 這個內里,光刻多用于試驗室制備,但其工藝繁雜.本偏高.污濁難處置的特色制約了 大片產-業化運用的應該呢;噴墨打印技術需要先制備掩膜再侵蝕掉介質層,總計三 個工藝措施,亦較為繁雜呢。而激光開槽采用巔峰值功率激光燒蝕介質層,僅需一步 就能夠組成后面電極和硅片的來往窗口,大大下降了生產工藝的繁雜性和本,為最 優處置計劃呢。同時,隨著硅片厚度不停減薄,激光開槽具有一些非來往式加工.精度 良率高.加工速率快等特色在范圍化生產中優勢越發分明呢。
對應激光開槽裝備,領域運用普遍呢。依靠分明的技術優勢,激光開槽裝備在光伏行 業內大片普遍流傳,裝備十分成熟,基本為PERC產線標-準設置呢。
SE激光攙雜PERC標配工藝,助推轉換效果提升
熱疏散制備P-N結面臨在減少載流子復合和完成優良歐姆來往間怎么樣選擇的矛盾呢。 光伏電池發電實質在于組成P-N結,為舉行制備一最先的時刻需要對硅片表-面舉行磷或者硼攙雜, 對應組成N+/P+發射極后,和基底硅片一同組成電池P-N結呢?,F在潮水生產工藝為熱 疏散法,對應疏散爐裝備呢??墒?,由于疏散爐疏散的N+(擴磷)或者P+(擴硼)發射 極為平均攙雜,只能在輕.重兩種水平中兩選一呢。若選擇輕攙雜,能夠縮小一點點載 流子復合,提升短路電流,但會增射極和柵線電極的來往電阻呢。若選擇重攙雜, 能夠減少發射極和柵線電極的來往電阻,但會增添一點點載流子復合,也會影響效果呢。
SE攙雜技術可有用處置輕重攙雜選擇矛盾呢。SE攙雜全稱為發射極選擇性攙雜,通過 在光伏電池電極柵線與硅片來往部位地域舉行高濃度磷攙雜,從而下降電極和硅片 之中的來往電阻呢;并在電極之外地域舉行低濃度淺攙雜,下降表-面復合速率,從而 有用完成電池的開壓.電流和填充因子改善呢。SE攙雜技術兼顧輕重攙雜兩者的利益, 有用提升了光-電轉換效果呢。
產-業內完成SE攙雜主要有兩步疏散法.光刻掩膜法.絲網印刷電極和激光攙雜法這 四種處置計劃呢。兩步疏散法先對所有發射區輕疏散,再對電極區重疏散,新增較 多工藝措施和裝備,經濟性較差,同時兩次重擴結尾開會帶來雜質兩次疏散,增添非電 極區的表-面復合,從而下降電池轉換效果呢。光刻掩膜法實質也是兩步疏散法的一 種,先對電極區舉行重磷疏散,再舉行第兩次輕疏散,需引入光刻技術,致使生產 本進一步增添呢。絲網印刷電極一次疏散即可到達選擇性攙雜效果,工藝對應簡 化,但部-分印刷磷漿會致使表-面疏散不-服均,增添表-面復合,從而下降轉換效果呢。
激光攙雜法為最優處置計劃,變成PERC標配提效工藝呢。開云·體育平臺(中國)官方網站激光攙雜法以疏散發生的 磷硅玻璃層為攙雜源,使用激光可選擇性加熱特征,在光伏電池正表-面電極地域形 成選擇性重攙雜的N++重攙雜地域呢。對比前三種處置計劃,PERC中SE激光攙雜僅 增添激光掃描一位工序,無需經太頻頻高溫疏散和掩膜工藝就能夠組成選擇性發射 極結構,具有提效分明.工藝流程簡易.投入本低.裝備松散.占地面積小.無 污濁.與傳統光伏電池生產線兼容性強等特色,變成領域潮水處置計劃呢。對應激光 攙雜裝備,現在成熟度較高,新建PERC產線均有裝備呢。(報-告起源以后智庫)
MWT激光打孔利于PERC轉換效果提升,產-業化運用較少
MWT激光開孔技術可用于PERC電池,提升光-電轉換效果約0.4%呢。MWT全稱為金 屬穿孔卷繞技術,采用激光打孔.后面布線的技術排除正面電極的主柵線,正面電 極細柵線搜集的電流通過孔洞中的銀漿引到后面呢。此計劃下,光伏電池的正負電極 點都疏散在電池片后面,有用減少了正面柵線的遮光,提升光-電轉換效果,同時能 下降銀漿消耗量和金屬電極-發射極界面的載流子復合損失,具有降本增效的功效呢。
MWT制作工藝中激光打孔為焦點措施呢。為較好實行MWT技術,需選擇穩固性最好 的激光器,性價比最好的波長,調治宛然其分的功率.頻率.脈寬和光束質量等參 數,從而對硅片.銅箔和封裝原料做到精準激光打孔,完成成品質量和生產效果的 權衡呢。對應CO2激光打孔裝備.微孔UV激光打孔裝備等,由于對激光技術乞求較為 嚴酷且需要玻璃.背板等廠商舉行產-業鏈協同,因而實行困難較大,現在產-業化進 程較慢呢。
LID/R激光修復下降光致衰減率,提升PERC運用壽命
LID效果為PERC最大疼點呢。依照晶澳科技《背鈍化電池光致衰減鉆研》,LID效果 即光致衰減效果,效果機理為光照致使摻硼P型硅片體內B-O復合對組成,捕捉一點點 載流子下降體壽命,B和O含量越高,LID效果越難處置呢。而PERC電池選取的背鈍化 技術只管大幅下降表-面復合速率,動員電池效果提升,卻也致使受體壽命影響占比 增大,使LID帶來的體壽命下降對電池效果發生更大負面影響呢。依照隆基樂葉《PERC 電池LID/LeTID理由與掌控》,PERC電池初始光致衰減率增大到了5%以上,太大 水平影響其運用壽命呢。
LID/R激光修復可下降光致衰減率,因完成困難大要使產-業化運用較少呢。依照帝爾激 光招股運用辦法,LID/R工藝通過超高功率光映照電池片,發生大量光生載流子來更改 體內氫的價態,迅速完成硼氧結構由高活性復合體更改為低活性再生態,以完成降 低光致衰減率呢。這個內里,激光因高能強.方向性好.能量轉換效果高級特征在LID/R工 藝中有較運氣用效果呢。但產-業化量產中,LID/R激光修復需有迅速精準的激光努力化 溫控體制及商業電池面積尺寸的平均光照能量籠罩,完成困難較大,致使產-業化應 用范圍有限呢。
(三)TOPCon激光硼攙雜為主要工藝,以后進展空-間遼闊
TOPCon產線可基于PERC產線改建,N型新技術中成熟度最高呢。TOPCon電池全稱 為隧穿氧化層鈍化來往電池,其主要技術特色為在N型硅襯底后面增添一層超薄隧穿 氧化層,再聚集一層高攙雜多晶硅薄層,最終在其上聚集一層金屬做為電極,三者 一同組成無需開孔的鈍化來往結構呢。這個內里,高攙雜多晶硅薄層和N型硅襯底來往會形 成一種希奇能帶結構,使N型硅襯底能帶向下崎嶇,下降電子傳輸勢壘,因而超薄氧 化層可允許多子電子隧穿而阻撓少子空穴透過,使電子和空穴分散.減少復合,提 高電池的開路電壓和短路電流,從而完成電池效果提升呢。工藝上,主要將磷疏散替 換為硼疏散,新增隧穿氧化層制備.離子注射.退火.單面多晶硅刻蝕四道工序, 減少激光開槽一道工序呢。依照賽瑞達微信民眾號,從PERC電池轉向TOPCon電池, 70%差一點的產線能夠兼容,裝備投資額較小呢。
硼攙雜為TOPCon主要工藝,開云·體育平臺(中國)官方網站激光攙雜法維持最優處置計劃呢。TOPCon對比PERC, 從磷攙雜調換為了硼攙雜呢。依照隆基樂葉專利,硼在硅原料中的疏散系數較小,且 硼比磷的激活困難更高,致使硼攙雜工藝困難更大呢?,F在產-業內主要有掩膜刻蝕兩 次疏散法.絲網印刷法和激光攙雜法三種處置計劃,均在SE磷攙雜普遍對應改良 以結婚硼攙雜工藝呢。這個內里,掩膜刻蝕兩次疏散法新增措施和裝備較多,致使經濟性 較差呢;絲網印刷法相較前者越發輕巧,但由于印刷掩膜層瞄準精度不夠,也較少使 用呢;激光攙雜法依然是硼攙雜樞紐最優處置計劃,但相較磷攙雜繁雜度提升呢。
激光硼攙雜主要分為兩種產-業化途徑呢。(1)一次激光攙雜.兩次疏散+清洗依照 天合光能CN110299422A制造專利,工藝措施主要為一最先的時刻對N型硅片舉行清洗制絨, 然后舉行硼疏散,推進組成高硼表-面濃度的P++層,不舉行氧化歷程呢。以后采用激 光對柵線地域舉行攙雜推進,并清洗呢。由于激光較高能量會損害硅襯底,因而需要 放回疏散爐舉行氧化組成選擇性發射極,結尾后清洗祛除后面的BSG和P+層呢。該產 業化途徑下,只管開云·體育平臺(中國)官方網站激光攙雜僅運用一次,但需舉行兩次疏散+清洗,致使響應裝備投 資額增添,抬升生產本呢。
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