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2024年12月18日 ，第十六屆無錫國際新能源展覽會之第二屆n型光伏電池組件技術交流會在無錫太湖國際博覽中心A1館舉行。無錫光導精密科技有限公司首席技術官蘇宇航博士以“先進激光技術在晶硅太陽能電池的新應用”為題做了深度、專業(yè)的技術分享。

蘇宇航從激光技術在晶硅電池的應用介紹、N型量產電池技術現狀、先導集團及光導科技、晶硅太陽能電池的激光制程及設備等方面進行了介紹。

激光在晶硅太陽能電池的量產領域已有應用

自1960年全世界第一臺激光出現之后，經過60多年產業(yè)化發(fā)展，激光在各行各業(yè)都已趨于成熟。而將成熟激光應用在晶硅太陽能電池量產領域，從2010年的激光通孔到2024年的激光摻雜、激光燒結，已有長達十幾年的時間。

蘇宇航介紹，在這十幾年的發(fā)展中，高效電池的激光技術新應用有很多新進展。首先，激光磷SE是通過改善前后面表面物理結構來能夠激發(fā)被加工材料的化學變化，在2020年之前也已經進入到量產階段。2024年的激光燒結以及現在正在研發(fā)的項目，背poly減薄、雙面poly激光加工技術，實際上是通過提升表面物理變化來改變電流或者提升雙面率的化學變化。

但是，不論是背poly減薄還是雙面poly均需要經過大面積圖形化，激光因其穩(wěn)定、精度高、損傷可控、圖形化精細度高等優(yōu)點，將成為TOPCon產品升級的最大助力。

其次，激光在xBC圖形化應用中，優(yōu)勢相對來說更加美觀、高效，同時轉換效率更高。全背結背接觸電池正面無遮光柵線，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?，理論轉換效率更高。但對于整體的激光加工技術來說，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能夠逐步走向量產化良性循環(huán)過程里。

再次，無損開膜也是國內在進行的最新應用，無損開膜相對于激光加工，蘇宇航認為其難度不大，光源穩(wěn)定，兼容性較大，對于加工材料的損傷要求也比較清晰。但對于激光加工最主要的是工藝，深刻了解客戶電池工藝再運用激光工藝，能夠取得共贏效果。所以，訂制專屬化激光方案是最優(yōu)選擇。

最后，蘇宇航表示最前沿的應用是晶硅激光技術應用，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。沒有進入量產的原因是加工材料、加工場景以及前后制程與之前都不一樣。

提到N型量產電池技術現狀，蘇宇航表示：TOPCon仍是未來5年的主流技術產品，且仍有較大的提效降本空間。關于BC技術，不僅可以作為TOPCon的競品，也可以作為TOPCon技術的延申，雖然成本較高，但隨著技術的不斷進步，未來有很大的發(fā)展空間。

光導科技以技術優(yōu)勢打造核心競爭力

先導集團成立于2002年，目前是全球最大的新能源裝備制造和服務上，全球市場占有率目前第一。在全球有六個制造基地，無錫第一、第二、第三基地以及中國珠海、中國上海和德國六大基地，員工是超2萬人。先導集團有八大事業(yè)部，激光、半導體、鋰電、光伏、氫能、汽車、制造、智能和三系，光導科技是集團的激光事業(yè)部。先導集團業(yè)務涵蓋鋰電池智能裝備、光伏智能裝備、3C智能裝備、智能物流、汽車產線、氫能智能裝備、激光精密加工、機器視覺等八大領域，是新能源裝備的全球第一品牌。并且建設有100萬平方米的研發(fā)和生產制造基地，多年來，公司研發(fā)投入占營收比始終保持在10%以上，累計獲得授權專利超2300項，在新能源裝備市場，始終保持市占率第一。

光導科技作為無錫先導智能裝備股份的全資子公司，已有十幾年的發(fā)展歷程，公司產品覆蓋激光開槽、激光打標、激光劃線、激光剝離、巨量轉移、激光焊接、激光修復等，廣泛應用于半導體、新型顯示、線路板、光伏、鈣鈦礦、鋰電等領域，并與松下、三星、寧德時代、比亞迪等全球知名客戶建立了合作關系。并且深耕光伏、鈣鈦礦、新型顯示三大領域，提供一站式激光智能解決方案。同時，去年在日本成立了日本研發(fā)中心，真正實現了海外研發(fā)中國制造。

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

晶硅太陽能電池的激光制程及設備

光導科技作為激光精密加工領域的領軍企業(yè)，堅持走在光伏行業(yè)激光技術研發(fā)的前列，積極探索、研發(fā)高效電池的激光技術應用，蘇宇航分享了三種晶硅激光設備，分別為XBC開膜設備、LEPT激光二次燒結設備和無損劃片設備。

蘇宇航說激光在圖形化上的應用有很多難點，最大問題是光斑，加工窗口小，對光斑均勻性要求高，即對激光光束質量和穩(wěn)定性要求高。其次是精度，光伏行業(yè)一般要求是在正負20微米之間，因此對設備振鏡、相機、載臺提出了更高的要求。再者去膜面積大，需要高功率綠皮激光器。最后需要進一步降低對硅襯底的損傷，匹配更淺的腐蝕深度。

XBC開膜設備有四大技術要素，光導科技聯合國內外技術創(chuàng)出光導科技自有品牌，高功率激光器，以及穩(wěn)定能夠實現量產的技術指標都融合在里面。光導科技光學設計已實現完全自主化，尤其是外光路設計。模擬仿真技術也是很重要的一個環(huán)節(jié)，光導科技依托于先導集團6000多人研發(fā)平臺，會進行五大方針模擬技術，光學、除塵、機構、熱傳導以及運動設計，通過五大仿真技術，在設計理念上會進行完全更新和PDC完全循環(huán)，可以實現先導集團提倡的一次做對的設計理念。

了解了技術要素，蘇宇航表示，XBC開膜設備有四大亮點。一是光學，光導已與國內外一流光學制造商戰(zhàn)略合作，持續(xù)推動光學器件和激光器的技術升級與優(yōu)化并且已成功實現激光器的國產化替代；二是軟件，光導擁有一流上位機軟件開發(fā)團隊，致力于x-BC產品的激光高精密加工系統(tǒng)的開發(fā)。自研的上位機激光加工系統(tǒng)集成了振鏡控制、激光器控制、視覺系統(tǒng)以及運動控制，實現激光器和振鏡的精密聯動，保證光斑對齊效果。視覺和自動化，光導自研視覺系統(tǒng)兼容產品膜色的變化，通過實現膜色預識別，快速光源匹配，快速、精準實現產品特征的視覺識別與抓取。憑借先導集團深厚的光伏電池自動化經驗以及前幾代激光電池設備技術積累，對xBC產品的量產進程充滿信心。

XBC開膜設備還擁有兩套路線的光學方案，較低功率+低重疊和高功率+高重疊。兩個方案均經過充分驗證和實測，可應用于不同的加工場合。除了光學方案，XBC開膜設備還有功率監(jiān)測、機臺顯微鏡、斑實時監(jiān)控、光斑自動糾偏等優(yōu)點。

而LEPT激光二次燒結設備，與常規(guī)設備相比，效率（≥0.3%）不低于行業(yè)領先水平，具備同時上下料，精分片源等功能，面掃（同平臺兼容線掃）、切換圖形便利、同時上下料等優(yōu)點，兼并友商優(yōu)點的基礎上，還有自己的優(yōu)勢。

無損劃片設備則用于把整片電池片無損劃切成半片，集成到劃焊一體機或者劃片單機設備，目前成功應用于光伏PERC、TOPCon 、BC等。另外，該設備還拓展應用至在線邊緣鈍化，晶硅疊層鈣鈦礦等前沿應用中。據數據顯示，目前產能是1萬片左右。

演講最后，蘇宇航介紹，光導科技依托于先導集團和先導、微導一起提供太陽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備的高質量。 

原標題：光導科技蘇宇航：先進激光技術在晶硅太陽能電池的新應用