激光的應(yīng)用：沿著功率曲線，尋找用武之地

1）標(biāo)準(zhǔn)光照下，主要功能：光注入

異質(zhì)結(jié)電池在經(jīng)過(guò)光照后，會(huì)出現(xiàn)效率提升的現(xiàn)象?？赡艿脑蛟谟?，通過(guò)升溫 激活 SiNx 中的 H 原子，通過(guò)光照控制 H 原子的價(jià)態(tài)，使 H 原子在發(fā)射極和基 底與復(fù)合中心結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)良好的鈍化效果。在光源方面，可以選擇激光或 LED。

2）激光功率 30W/mm2，主要功能：加熱，應(yīng)用領(lǐng)域：SE、硼擴(kuò)

不管是硼擴(kuò)還是磷擴(kuò)，都會(huì)在硅基體表面形成硼硅玻璃/磷硅玻璃，然后以硼原 子或磷原子的形式向硅基體擴(kuò)散。而擴(kuò)散摻雜的本質(zhì)是原子的熱運(yùn)動(dòng)，因此利用激光的精準(zhǔn)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)硼硅玻璃/ 磷硅玻璃實(shí)現(xiàn)線性加熱，從而實(shí)現(xiàn) SE（選擇性摻雜）的作用。在 PERC 時(shí)代，激光 SE 已成為產(chǎn)線標(biāo)配。在 TOPCon 電池領(lǐng)域，由于硼在硅的 固溶度低于磷，摻雜難度更高，在推進(jìn)時(shí)需求更高的能量，即采用功率更高的激 光器。但功率過(guò)高時(shí)，容易對(duì)絨面產(chǎn)生損傷。目前行業(yè)內(nèi)激光硼擴(kuò) SE 已實(shí)現(xiàn)突破。2022 年 10 月，晶科能源 182N 型高效單 晶硅電池技術(shù)全面積電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)到 26.1%，效率的提升主要依靠界面缺陷 修復(fù)、高透多晶硅膜以及激光 SE 基礎(chǔ)的超細(xì)金屬電極等多項(xiàng)適用于大尺寸的先 進(jìn)技術(shù)。我們認(rèn)為，激光 SE 技術(shù)是 TOPCon 電池轉(zhuǎn)換效率從 25.5%向 26%效 率平臺(tái)邁進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)。設(shè)備層面，主要有海目星、帝爾激光、英諾激光、杰普特、大族激光。

3）激光功率 10kW/mm2，主要功能：融化和氣化，應(yīng)用領(lǐng)域：激光開(kāi)槽、消融

激光開(kāi)槽是 PERC 電池必需的工藝。為了實(shí)現(xiàn)載流子傳輸，需要對(duì)鈍化膜 Al2O3 進(jìn)行開(kāi)槽，從而滿足金屬化需要。開(kāi)槽后絲印鋁漿，鋁漿與硅基體接觸處形成局 部鋁背場(chǎng)（LBSF），一定程度上抵消了金屬與硅基體接觸帶來(lái)的復(fù)合效應(yīng)。激光開(kāi)槽的圖形經(jīng)過(guò)改進(jìn)，由最初連續(xù)線型圖案改為不連續(xù)短線圖案。有研究表 明，采用不連續(xù)短線作為開(kāi)槽圖案，當(dāng)工藝控制虛實(shí)比為 1:2 時(shí)，電池輸出性能最佳。

4）激光功率 1MW/mm2，主要功能：氣化，應(yīng)用領(lǐng)域：激光轉(zhuǎn)印

激光通過(guò)透明膜，照射在事先固定在薄膜中的銀漿上。其產(chǎn)生的熱能使?jié){料和溝 槽之間的界面區(qū)域中的有機(jī)成分汽化，并在漿料/薄膜界面處形成高壓蒸汽層。當(dāng)在漿料/薄膜界面處建立足夠的壓力時(shí)，漿料會(huì)釋放到基材表面上。

5）激光功率 10MW/mm2，主要功能：氣化和電離，應(yīng)用領(lǐng)域：電池片劃片

隨著半片工藝在電池片封裝中的應(yīng)用，激光劃片（切割）得到推廣。激光劃片主 要分為有損劃片和無(wú)損劃片。有損激光切割：以激光燒蝕配合機(jī)械掰片，首先利用激光在電池的背面加工出一 條貫穿表面深度 40-60%的切割道，再采用機(jī)械法將電池片沿著切割道掰開(kāi)；無(wú)損激光切割：為激光自動(dòng)低溫切割電池片，不存在切割區(qū)，通過(guò)溫度差進(jìn)行自 然裂片，無(wú)機(jī)械裂片環(huán)節(jié)，無(wú)激光加工的殘留痕跡。

第一代無(wú)損劃片采用冷卻法。通過(guò)激光加熱太陽(yáng)能電池片后，再通過(guò)冷卻噴頭噴 水冷卻，熱應(yīng)力使電池片自然裂開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電池片無(wú)損傷切割。最新一代的無(wú)損劃片技術(shù)取消了冷卻噴頭，因此也叫無(wú)水無(wú)損劃片。根據(jù)大族激 光披露的內(nèi)容，主要利用超快激光短脈寬、高峰值功率特性，使材料在極短的時(shí) 間內(nèi)達(dá)到預(yù)定的溫度，并且利用脈沖激光高重頻特性使熱量在消散之前重新聚集，不斷累積的能量形成合適的溫度梯度場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生熱應(yīng)力誘導(dǎo)裂紋形成和擴(kuò)展， 在無(wú)需液體冷卻的情況下實(shí)現(xiàn)電池片的應(yīng)力切割。

6）激光功率 10GW/mm2，主要功能：升華和直接分解，應(yīng)用領(lǐng)域：MWT 打孔、 玻璃打孔

當(dāng)激光功率進(jìn)一步增大，可以對(duì)被作用物體直接進(jìn)行打孔，或切割。激光打孔在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用主要有兩種情形： 

1.MWT 電池。MWT（metalWrapThrough，金屬穿孔卷繞）是一種將電池的 正負(fù)電極均制備在電池的背面（背接觸，backcontact）的技術(shù)，采用激光打孔、 背面布線的技術(shù)消除了正面電極的主柵線，僅保留正面細(xì)柵線，其搜集的電流通 過(guò)孔洞中的銀漿引到背面，使得電池的正負(fù)電極點(diǎn)都分布在電池片的背面。

2.光伏玻璃打孔。主要用于在雙玻組件的背板玻璃上制備出線孔。由于激光打 孔具有良率、效率、成本方面的優(yōu)勢(shì)，逐步替代機(jī)械打孔成為主流路線。