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光伏激光——激光技術(shù)在BC電池中的應(yīng)用探討(英諾激光11月29日直播內(nèi)容)

來(lái)源:超鋰氫伏2023-12-02 我要評(píng)論(0 )   

嘉賓介紹:英諾激光光伏總經(jīng)理 晏博士英諾激光董事會(huì)秘書(shū) 張勇晏博士阿秒激光器:?jiǎn)畏菽芰堪l(fā)出的持續(xù)時(shí)間10^-18秒的量級(jí),脈沖激光器(光伏中應(yīng)用最多的激光器之一)的一...

嘉賓介紹:

  • 英諾激光光伏總經(jīng)理 晏博士

  • 英諾激光董事會(huì)秘書(shū) 張勇

  •  晏博士


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阿秒激光器:?jiǎn)畏菽芰堪l(fā)出的持續(xù)時(shí)間10^-18秒的量級(jí),脈沖激光器(光伏中應(yīng)用最多的激光器之一)的一種,目前多用于科學(xué)研究領(lǐng)域。

圖中10^-18s以上的激光器已被廣泛應(yīng)用于泛半導(dǎo)體領(lǐng)域。

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為什么要把脈沖寬度做窄?

微觀粒子通過(guò)碰撞傳熱,熱輸入后會(huì)被迅速傳導(dǎo)到其他地方,破壞材料。當(dāng)把脈沖壓縮到微觀粒子的傳導(dǎo)時(shí)間,材料來(lái)不及發(fā)生熱傳導(dǎo)就被融解,可以實(shí)現(xiàn)冷加工。

左圖:連續(xù)激光,相當(dāng)于能量持續(xù)輸入。

右圖:脈沖激光。

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激光與材料的作用過(guò)程

1)連續(xù)激光:在材料表面產(chǎn)生更大的熱影響區(qū)。

2)脈沖寬度壓縮到納秒量級(jí):瞬間氣化材料表面,同時(shí)產(chǎn)生沖擊波。

3)脈沖寬度壓縮到皮秒/飛秒量級(jí)(小于絕大多數(shù)材料晶格的碰撞系數(shù)):晶格在震動(dòng)之前,材料就被氣化,依然會(huì)產(chǎn)生沖擊波,有少許機(jī)械損失。

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脈沖激光作用下,材料內(nèi)部的物理模型

左圖:長(zhǎng)脈沖(納秒量級(jí)以上),所有物理?yè)p傷都會(huì)產(chǎn)生,表面的破壞接近熔坑的重熔和內(nèi)部的熱影響區(qū),破壞材料原有晶胞大小(變大)。

右圖:脈沖壓縮到皮秒/飛秒量級(jí),表面幾乎沒(méi)有破壞,材料得到很好的保護(hù)。

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脈沖激光作用下,材料表面的物理模型

激光與材料發(fā)生高能、瞬間的反應(yīng),導(dǎo)致等離子體飛濺。

優(yōu)點(diǎn):快速帶走材料。

缺點(diǎn):附近區(qū)域產(chǎn)生粉塵,1,造成污染擴(kuò)散;2,形成等離子體云,阻擋后續(xù)激光輸入,導(dǎo)致工藝不穩(wěn)定。(例如:BC電池開(kāi)膜時(shí))。

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直接減材法:已經(jīng)用于BC量產(chǎn)的技術(shù)

原理:超短脈沖打掉表面材料。

優(yōu)點(diǎn):可作用于任意區(qū)域。

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公司可以提供多種激光器:波長(zhǎng)最短可實(shí)現(xiàn)266nm,脈寬最短做到百飛秒級(jí)(工業(yè)應(yīng)用端)。

公司主要做固體激光器,固體激光器是超快激光器的主流路線。

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圖(1,1):氮化硅上開(kāi)膜,355nm皮秒激光器(波長(zhǎng)越短,激光能量越高,聚焦性越好,將激光定位在前表層)。該應(yīng)用上,公司追求光斑尺寸的極致控制,在金字塔表面開(kāi)小窗口,給電路工藝提供良好的基礎(chǔ)。

圖(2,1)對(duì)應(yīng)電鏡結(jié)構(gòu)圖,表明開(kāi)槽對(duì)底部材料沒(méi)有任何損傷。

圖(1,2)PSG上大規(guī)模開(kāi)模,尺寸達(dá)240um。該應(yīng)用上,公司追求開(kāi)模效率和底部平坦。

圖(1,3)1064nm近紅外飛秒激光器。該應(yīng)用是打掉硅上的銀,右邊是銀,左邊是硅。

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開(kāi)槽尺度情況

納秒激光器:百納米~微米量級(jí)。

飛秒激光器:略小于納秒,做不到幾納米,但是表面形貌更好。

如右圖,515nm激光器開(kāi)槽底部更平坦。

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間接減材法:功率器件、芯片制造等領(lǐng)域有應(yīng)用。

最常見(jiàn)的是激光成像曝光(LDI),利用藍(lán)紫光激光器,通過(guò)數(shù)字or 光學(xué)掩膜完成曝光,成本相對(duì)較高,光伏未必能接受。

激光輔助化學(xué)腐蝕是一種替代方案,用激光對(duì)相應(yīng)區(qū)域的材料進(jìn)行改性,使得在強(qiáng)酸強(qiáng)堿中表現(xiàn)出不同的腐蝕速度。

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增材法:工藝相對(duì)復(fù)雜,多用于泛半導(dǎo)領(lǐng)域。

選區(qū)需求下將展現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)力。尤其是激光可以柔性加工,嵌入到制造環(huán)節(jié)縮短BC電池工藝步驟,所以公司看好這個(gè)方向。

以下三種是未來(lái)有望用于光伏的技術(shù):

1)脈沖激光沉積:超短脈沖激光器,高能量、短時(shí)間打在靶材上,通過(guò)靶材轟擊讓材料沉積到目標(biāo)材料?,F(xiàn)在的尺度可以做到百納米~微米量級(jí)。典型應(yīng)用:導(dǎo)電圖形、鈍化圖形。

2)激光誘導(dǎo)熱氧化:原理和熱氧一致,區(qū)別在于激光可以自主圖形化,在選區(qū)結(jié)構(gòu)上非常有利。現(xiàn)在尺度可以做到幾十納米以下。

3)激光誘導(dǎo)相變:比熱影響區(qū)更溫柔的反應(yīng)。相對(duì)成熟的應(yīng)用:誘導(dǎo)單晶硅相變成多晶,改變材料電、光、磁性能,可以制造選區(qū)poly層,制造圖形化隧穿層。

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激光與金屬化重點(diǎn)關(guān)注3個(gè)方面

1)激光沖擊強(qiáng)化:激光作用在柵線周?chē)鷧^(qū)域,產(chǎn)生光生載流子,利用光伏效產(chǎn)生電流,沖擊歐姆接觸不良的位置,獲得更良好的歐姆接觸。同時(shí)結(jié)合燒結(jié)工藝,強(qiáng)化柵線。

2)LSP使激光直接燒結(jié)成為可能。有望結(jié)合燒結(jié)、彌補(bǔ)燒結(jié)窗口兩個(gè)工藝。

3)激光蝕刻?電鍍:用365年nm激光器開(kāi)槽,應(yīng)用于電鍍銅環(huán)節(jié),目標(biāo)實(shí)現(xiàn)圖形化替代絲網(wǎng)印刷。

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公司QuaPulse技術(shù):

精準(zhǔn)控制窗口和深度。單一波長(zhǎng)做時(shí),為了延伸擴(kuò)散長(zhǎng)度,必須選擇拉長(zhǎng)的脈沖寬度,增大對(duì)材料表面的破壞。解決方案是多波長(zhǎng)組合,長(zhǎng)波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)深層開(kāi)槽,短波長(zhǎng)做淺表面開(kāi)槽。

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公司其他有望應(yīng)用于光伏領(lǐng)域設(shè)備

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公司概況

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英諾光伏設(shè)備(江蘇)有限公司,是英諾激光投資設(shè)立的新能源產(chǎn)業(yè)全資子公司,專(zhuān)注于光伏電池,組件自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和制造。

     公司已成功研發(fā)并推向市場(chǎng)的量產(chǎn)設(shè)備有TOPCon電池激光SE直摻設(shè)備,激光沖擊強(qiáng)化LSP量產(chǎn)設(shè)備,激光超細(xì)柵設(shè)備,BC電池激光開(kāi)膜設(shè)備等。英諾光伏設(shè)備(江蘇)有限公司背靠英諾激光,除了有光伏自動(dòng)化能力之外,還有強(qiáng)大的激光器技術(shù)和光學(xué)工藝開(kāi)發(fā)能力,在行業(yè)中獨(dú)樹(shù)一幟

01  TOPCon電池激光SE直摻設(shè)備



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02  激光沖擊強(qiáng)化LSP量產(chǎn)設(shè)備


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03BC電池激光開(kāi)膜設(shè)備

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QuaPulse?

更強(qiáng)大的激光技術(shù)

隨著激光技術(shù)在精密加工,醫(yī)學(xué)成像,光學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,常規(guī)的激光調(diào)控手段,如脈沖能量調(diào)制,空間聚焦等手段已經(jīng)無(wú)法滿足精益求精的應(yīng)用。

     英諾激光自研通過(guò)更復(fù)雜的激光脈沖調(diào)控手段,例如脈沖形態(tài)、脈沖間隔、空間能量分布、波長(zhǎng)組合等各種形式調(diào)控,獲得更加卓越的效果。并開(kāi)發(fā)了各種配套的控制器、光學(xué)系統(tǒng)、軟件、激光器等,將其應(yīng)用到了各種領(lǐng)域。

     QuaPulseTM激光時(shí)空調(diào)制技術(shù)通過(guò)多維度精準(zhǔn)調(diào)制手段,可實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的摻雜調(diào)控。表現(xiàn)為方阻調(diào)控范圍大,損傷小且可控。


技術(shù)特點(diǎn)


· 原創(chuàng)研發(fā)工藝:正向推導(dǎo)物理模型,有效結(jié)合激光器研發(fā)能力的創(chuàng)新成果。

· 量產(chǎn)效率優(yōu)勢(shì):應(yīng)用于SE激光硼摻雜的效率優(yōu)勢(shì)量產(chǎn)效率平均比主流供應(yīng)商高0.03%-0.05%。

· 一體式工藝優(yōu)化:硼擴(kuò)+激光 SE+ 氧化,全面優(yōu)化核心技術(shù)。


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XBC激光開(kāi)膜技術(shù)

激光開(kāi)槽技術(shù)在 XBC 電池上的應(yīng)用主要為刻蝕掩膜、制備 PN 區(qū)交叉指結(jié)構(gòu);PN 區(qū)隔離及鈍化膜開(kāi)槽。XBC電池因其單面發(fā)電量高且美觀,適宜高端分布式使用。

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英諾-激光器

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     英諾532nm綠光皮秒激器單脈沖能量可達(dá)300μJ以上,優(yōu)越的光束質(zhì)量(M2<1.1)和完美的光斑圓度(>95%)及脈沖穩(wěn)定性,滿足大光斑整形的需求及XBC電池開(kāi)膜的能量需求。

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近日,英諾激光LSP技術(shù)再次實(shí)現(xiàn)突破,助力TOPCon電池效率突破26.2%,效率增益達(dá)0.3%以上,開(kāi)壓高達(dá)732mV。

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激光沖擊強(qiáng)化LSP量產(chǎn)設(shè)備

—英諾光伏設(shè)備(江蘇)有限公司—

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英諾激光LSP量產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)正式推出,現(xiàn)面向整個(gè)行業(yè)推廣。LSP技術(shù)的量產(chǎn)導(dǎo)入可以快速實(shí)現(xiàn)TOPCon電池的降本增效,提高電池片檔位和組件功率,為高效晶硅電池的發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。目前已獲得批量訂單。

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TOPCon SE技術(shù)助力

光伏客戶降本增效

近日,英諾激光戰(zhàn)略合作客戶普樂(lè)科技(POPSOLAR)N型TOPCon電池經(jīng)德國(guó)萊茵TüV集團(tuán)效率測(cè)試認(rèn)證。公司所提供的激光SE直摻設(shè)備獲得客戶高度認(rèn)可,并獲得越來(lái)越多頭部客戶的訂單。

助力客戶電池效率提升

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      近日,公司的戰(zhàn)略合作客戶普樂(lè)科技(POPSOLAR)N型TOPCon電池經(jīng)德國(guó)萊茵TüV集團(tuán)效率測(cè)試認(rèn)證,量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到25.66%,并獲證書(shū)。

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效率測(cè)試認(rèn)證

圖片在此次效率測(cè)試認(rèn)證中,TüV萊茵依據(jù)IEC 60904-1:2020、IEC 60904-1-2:2019、IEC 60891:2021、IEC 60904-7:2019、IEC 60904-8:2014技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)普樂(lè)科技N型TOPCon電池進(jìn)行了電性能全面測(cè)試。

      在此次效率測(cè)試認(rèn)證中,TüV萊茵依據(jù)IEC 60904-1:2020、IEC 60904-1-2:2019、IEC 60891:2021、IEC 60904-7:2019、IEC 60904-8:2014技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)普樂(lè)科技N型TOPCon電池進(jìn)行了電性能全面測(cè)試。

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普樂(lè)科技泰興基地一期TOPCon電池片項(xiàng)目于5月18日正式下片后,在團(tuán)隊(duì)夜以繼日的共同努力下,生產(chǎn)線效率和良率快速爬升。其中,公司的激光SE設(shè)備及工藝助力客戶量產(chǎn)電池提效達(dá)0.25%以上,贏得了客戶的高度認(rèn)可!


第三代SE設(shè)備性能出色



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開(kāi)發(fā)專(zhuān)用激光器及光學(xué)系統(tǒng)

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      公司憑借多年積累的激光器及光學(xué)、工藝和自動(dòng)化能力,成功將QuaPulseTM激光時(shí)空調(diào)制技術(shù)應(yīng)用到TOPCon電池激光SE中,開(kāi)發(fā)了基于此技術(shù)的專(zhuān)用激光器和設(shè)備,解決了激光一次硼擴(kuò)的難題。繼量產(chǎn)設(shè)備正式推出后的短短幾個(gè)月間,公司的高性能TOPCon激光SE設(shè)備在客戶的研發(fā)認(rèn)證端、量產(chǎn)驗(yàn)證端、量產(chǎn)線交付端都表現(xiàn)突出,獲得越來(lái)越多頭部客戶的關(guān)注和認(rèn)可,累計(jì)簽約近20GW。


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第三代TOPCon激光SE設(shè)備

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      公司光伏業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)深入調(diào)研客戶應(yīng)用場(chǎng)景,持續(xù)開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新和用戶體驗(yàn)優(yōu)化工作。基于自主研發(fā)的QuaPulseTM激光調(diào)控加工系統(tǒng)、穩(wěn)定先進(jìn)的自動(dòng)化裝備和對(duì)激光與材料相互作用的深刻理解,已投入量產(chǎn)的第三代高性能TOPCon 激光SE設(shè)備的產(chǎn)能、碎片率、Uptime等關(guān)鍵指標(biāo)均已經(jīng)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平,提效水平與可比同行相比平均高0.03%~0.05%,為客戶提供了更優(yōu)的選擇。


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光伏激光激光技術(shù)BC電池
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