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長三角G60激光聯(lián)盟導讀

激光作為工業(yè)化工具在光伏行業(yè)是一種關鍵的技術。它能確保相比照較低的成本的制造工藝，去生產(chǎn)出高效的太陽能電池，獲得更高的企業(yè)效益。

2022年5月，央視臺朝聞天下欄目報道：國家能源局最新數(shù)據(jù)顯示，截至目前，光伏發(fā)電在建項目1.21億千瓦，預計全年光伏發(fā)電新增并網(wǎng)1.08億千瓦，同比上年實際并網(wǎng)容量增長95.9%，此報道一出，光伏市場熱情高漲，多晶硅的原材料結束高位盤整，重拾升勢。

2022年起，國家針對光伏行業(yè)已提出諸多政策，其中，2022年6月發(fā)展《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》具有重要意義，其中，涉及光伏行業(yè)的發(fā)展重點如下：

(1)大力推進光伏發(fā)電基地的建設，重點建設華北、華東、華中地區(qū)下游新能源基地和海上風電基地集群以及西北荒漠大型風電項目，未來企業(yè)可將產(chǎn)業(yè)重點布局以上地區(qū)，在政策風向口發(fā)展；

(2)推動光伏發(fā)電多場景融合開發(fā)，積極推進“光伏+”綜合利用行動；推進光伏和建筑屋頂?shù)裙夥ㄖ惑w化開發(fā)，將光伏和新能源汽車充電樁結合，此政策一出，為兩大市場發(fā)展注入新活力；

(3)補齊產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈短板：推動退役風電機組、光伏組件回收處理技術與新產(chǎn)業(yè)（300832）鏈發(fā)展，補齊風電、光伏發(fā)電綠色產(chǎn)業(yè)鏈最后一環(huán)，實現(xiàn)全生命周期綠色閉環(huán)式發(fā)展，該政策指明光伏回收市場的新風向，補齊了市場發(fā)展空白。

全球光伏裝機量的不斷上升加快了激光加工技術在光伏行業(yè)的應用，激光加工技術的不斷提升，同時也提高了光伏能量的利用效率。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020年全球光伏新增裝機市場已經(jīng)達到了130GW，突破歷史新高。全球光伏裝機量創(chuàng)新高的同時，作為全方位生產(chǎn)大國，中國光伏裝機量一直保持著上升趨勢。從2010年開始，我國光伏電池產(chǎn)量就已經(jīng)超過了全球總產(chǎn)量的百分之五十，是真正意義上的，世界上占比超過一半的光伏行業(yè)的生產(chǎn)國及出口國。

激光作為工業(yè)化工具在光伏行業(yè)是一種關鍵的技術。激光可以將大量能量集中到橫截面積很小的范圍內(nèi)釋放，很大程度上 提高了能量的利用效率，使其可以對較為堅硬的物質進行切割。光伏生產(chǎn)較重要的就是電池制造。硅電池在光伏發(fā)電中有重要作用，無論是晶硅電池還是薄膜硅電池。在晶硅電池中，由高純度的單晶/多晶切成電池用的硅片，利用激光來較好地切割、成型、劃線，制成電池后再組串。

（1）電池邊緣鈍化處理

提高太陽能電池效率的關鍵因素是通過電絕緣將能量損失降至最低，通常是通過硅片邊緣蝕刻鈍化來完成的。傳統(tǒng)工藝使用等離子處理邊緣絕緣，但用到的蝕刻化學品昂貴且對環(huán)境有害。采用具有高能量和高功率的激光器可以快速鈍化電池片邊緣并防止過多的功率損耗。有了激光成型的凹槽，太陽能電池漏電流造成的能量損失大大降低，從傳統(tǒng)化學蝕刻工藝損失的10-15%降低到激光技術的2-3%損失。

（2）排列劃線

用激光排列硅片是太陽能電池自動串焊常見的在線工藝。以這種方式連接太陽能電池降低了存儲成本，讓每塊組件的電池串排列更整齊、緊湊。

（3）切割劃片

用激光來劃片切割硅片是目前較為先進的,它使用精度高、而且重復精度也高、工作穩(wěn)定、速度快、操作簡單、維修方便。

（4）硅片標記

激光在硅光伏工業(yè)中的顯著應用是在不影響硅片導電性的情況下對硅片進行標記。硅片標記可幫助制造商跟進其太陽能供應鏈并確保質量穩(wěn)定。

（5）薄膜燒蝕

薄膜太陽能電池依靠氣相沉積和劃片技術選擇性燒蝕某些層以實現(xiàn)電隔離。薄膜的各層需要快速沉積，而又不影響到基底玻璃和硅的其他層。瞬間的燒蝕會導致玻璃和硅層上的電路損壞，從而導致電池故障。

為了確保組件之間發(fā)電性能的穩(wěn)定性、質量和均勻性，必須為制造車間精心調整激光束功率。如果激光功率不能達到一定水平，就無法完成劃線過程。同樣，光束必須將功率保持在狹窄的范圍內(nèi)，并在裝配生產(chǎn)線中確保7*24小時工作狀態(tài)。所有這些因素都對激光規(guī)格提出了非常嚴格的要求，并且必須使用復雜的監(jiān)控裝置來確保峰值運行。

制造商都使用光束功率測量來定制激光器并將其調整到符合應用要求。對于大功率激光器，有許多不同的功率測量工具，高功率檢測器可以在特殊情況下打破激光器的極限；玻璃切割或其他沉積應用中使用的激光需要關注光束的精細特性，而不是功率。

薄膜光伏中當用于燒蝕電子材料時，光束特性的重要性勝過原始功率。尺寸、形狀和強度在防止組件電池的漏電流中發(fā)揮重要影響。將沉積好的光伏材料燒蝕到基礎玻璃板上的激光束也需要精細調整的特性。作為制造電池電路的較好接觸點，光束必須符合所有標準。只有具有高重復性的高質量光束才能正確燒蝕電路，而不會損壞下方的玻璃。通常這種場合需要用到能高度重復測量激光束能量的熱電探測器。

激光束中心的大小會影響其燒蝕的方式和位置。光束的圓度（或橢圓度）會影響投射到太陽能組件上的劃線。如果劃線不均勻，不一致的光束橢圓率將導致太陽能組件缺陷。整個光束的形狀還會影響硅摻雜結構的有效性。對于研究人員來說選擇激光器重要的是較好度，而不需考慮加工速度和成本，但對于生產(chǎn)來說，如在電池制造中蒸發(fā)所需的短脈沖通常要使用到鎖模激光器。

鈣鈦礦等新材料提供了一種更便宜且完全不同于傳統(tǒng)晶硅電池的制造工藝。鈣鈦礦的較大優(yōu)點之一是它在保持效率的同時減少了晶硅加工和制造對環(huán)境的影響，目前，其材料的氣相沉積也使用到了激光加工技術。因此，在光伏行業(yè)，激光技術越來越多地用于摻雜工藝，光伏激光器被各種應用于生產(chǎn)制造工藝中，像晶硅太陽能電池生產(chǎn)中，激光技術被用于切割硅片和邊緣絕緣。電池邊緣的摻雜是為了防止前電極和背電極的短路。在這一應用上，激光已完勝其它傳統(tǒng)的工藝，相信在接下來的整個光伏相關行業(yè)，會有越來越多激光技術的應用。

原標題：激光在太陽能電池制造中扮演什么角色