激光加工是利用光束的高能量與材料發(fā)生作用，并瞬間把材料氣化或改變性質(zhì)達(dá)到預(yù)期制造效果，是一種較為新興的非接觸式加工方式，在我國也就是近20年逐漸被推廣應(yīng)用。激光發(fā)生器由于有不同的類型、不同的脈寬、波長，適用性較廣以及場景較多，時至今日，激光加工的利用率遠(yuǎn)沒有被充分挖掘。
激光加工主要包括打標(biāo)、切割、焊接、熔覆、清洗等工藝，目前國內(nèi)工業(yè)激光主要的應(yīng)用份額是在金屬切割、焊接，屬于一種粗加工的方式，對工件精度的要求并沒有非常高，設(shè)備的通用性很強(qiáng)，所以容易形成批量規(guī)模。激光應(yīng)用的另一方面是精密加工，由于其大多數(shù)是定制加工，設(shè)備也要根據(jù)材料的性質(zhì)而定，有時是晶圓、有時是玻璃、PCB板，又或者是薄膜或者合成材料，產(chǎn)品小而精，激光工藝開發(fā)與試樣周期長，所以精密激光加工難以批量生產(chǎn)。以去年我國大約500億元的工業(yè)激光設(shè)備規(guī)模，其中近80%是屬于激光粗加工的，精密激光加工僅占了20%左右。
在這20%精密激光加工里面，又包含了手機(jī)部件加工、顯示屏或者OLED切割、玻璃切割等行業(yè)應(yīng)用，這里值得注意的是太陽能電池上的激光加工，近幾年正快速得到推廣。
太陽能電池激光加工需求放量
近日，海目星發(fā)布公告稱將于江蘇成立光伏科技子公司，無獨(dú)有偶，英諾激光也宣告擴(kuò)建常州子公司以支持光伏業(yè)務(wù)發(fā)展。銳科表示，公司產(chǎn)品已應(yīng)用于光伏切割設(shè)備上。大族早就在2018年成立了大族光伏裝備公司。可見，激光行業(yè)頭部企業(yè)紛紛布局光伏產(chǎn)品市場了。
實際上，激光企業(yè)布局太陽能電池的工藝與設(shè)備早已有之，在2010年左右就有蘇州德龍、武漢三工等企業(yè)推出激光劃片機(jī)，但是當(dāng)時并沒有得到規(guī)模化推廣應(yīng)用，然后一些企業(yè)也逐漸退出了這一市場。太陽能電池再次引起激光行業(yè)人士注意的，是在六七年前，武漢帝爾激光在太陽能電池這一賽道上連番突破，年均翻倍增長的業(yè)績成為行業(yè)黑馬，帝爾激光以PERC電池應(yīng)用的激光開槽設(shè)備快速進(jìn)軍了太陽能電池行業(yè)。
前幾年，提起新能源行業(yè)，人們想到的都是鋰電/電動汽車，其實太陽能也屬于新能源一塊，一些企業(yè)及早布局太陽能的，現(xiàn)在已經(jīng)嘗到回報：
海目星于2022年推出包括 TOPCon 一次摻雜設(shè)備等光伏激光及自動化設(shè)備，于今年量產(chǎn)，設(shè)備訂單已超4億元。
英諾公司的TOPCon激光SE直摻設(shè)備在提效、產(chǎn)能、碎片率等多項關(guān)鍵指標(biāo)上獲得多家重要客戶的認(rèn)可，2023年里累計簽約近20GW。
大族光伏設(shè)備公司上半年實現(xiàn)營業(yè)收入0.98億元，同比增長46.96%，是大族激光同比漲幅最高的細(xì)分業(yè)務(wù)。目前，光伏設(shè)備業(yè)務(wù)還有在手訂單4.3億元。
進(jìn)入2023年，在工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長疲軟，激光行業(yè)加劇內(nèi)卷的情況下，太陽能電池的激光加工設(shè)備需求逐步放量，成為一大增長亮點(diǎn)。
太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起伏
這一市場需求變化，其實也是跟隨國內(nèi)太陽能電池技術(shù)的發(fā)展，對應(yīng)要求特殊的技術(shù)工藝，才帶動激光企業(yè)開發(fā)相應(yīng)的設(shè)備產(chǎn)品。
太陽能電池原本屬于歐美主導(dǎo)的高科技產(chǎn)品，他們在材料、生產(chǎn)設(shè)備、工藝與專利等都占據(jù)主導(dǎo)。中國在政府引導(dǎo)下快速發(fā)展太陽能電池，產(chǎn)業(yè)規(guī)模壯大并出口歐、美、澳大利亞等國家，但至2012年以前都是“來料加工”，組裝組件或者成品銷售。
2012年，美國與歐盟對我國太陽能電池發(fā)起反傾銷與反補(bǔ)貼調(diào)查，導(dǎo)致我國太陽能產(chǎn)業(yè)遭受重挫，包括當(dāng)時全球四大太陽能電池巨頭之一的無錫尚德破產(chǎn)重整。
此后，國內(nèi)太陽能產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷洗牌調(diào)整，企業(yè)紛紛加大自主研發(fā)，逐漸建立了核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈。太陽能產(chǎn)業(yè)用了近5年時間走出了陰霾，在2016年再次起勢。在這期間，國家一直沒有放棄太陽能，而是持續(xù)扶持并推廣太陽能發(fā)電并網(wǎng)的應(yīng)用，這給了太陽能行業(yè)再次騰飛的機(jī)會。
如今，國內(nèi)的企業(yè)在推動PERC電池、TopCon電池、BC電池以及鈣鈦礦太陽能電池等技術(shù)不斷突破并成熟發(fā)展。在太陽能技術(shù)、生產(chǎn)、裝機(jī)規(guī)模均領(lǐng)先全球。
激光用于太陽能電池的什么地方
太陽能電池的制作整個工藝流程多，而激光的作用可能就是一兩個重要環(huán)節(jié)。目前PERC電池在國內(nèi)占據(jù)主流，需要激光對電池片開槽，將背面鈍化膜打穿但不會對硅片造成明顯的損傷，使整個硅片基體明顯暴露出來，并且平整光滑，無明顯的激光脈沖腐蝕痕跡，從而提供電池片發(fā)電轉(zhuǎn)換效率。
SE激光摻雜是生產(chǎn)太陽能電池一個核心工序，是一種利用激光輻射來改變材料性質(zhì)的技術(shù)。可以在材料表面或體內(nèi)引入摻雜原子，形成重?fù)诫s區(qū)，提高光電轉(zhuǎn)換效率。PERC（P型電池） SE工序中是摻硼，而TOPCON（N型電池） SE工序中是摻磷。
在BC電池工藝線路上，可以用到激光開槽技術(shù)工藝，組件激光焊接工藝。在TOPCon 電池工藝上，可以用到激光誘導(dǎo)燒結(jié)、激光硼摻雜、激光開膜等工藝。BC電池工藝制程復(fù)雜，工藝難度大，對激光的精度要求更高。
特域冷水機(jī)助力太陽能電池激光加工設(shè)備高效運(yùn)行
這些激光的工序已經(jīng)成為太陽能電池生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)工藝，在當(dāng)前太陽能產(chǎn)業(yè)持續(xù)上升的帶動下，相關(guān)激光設(shè)備也從中受益。2022光伏激光設(shè)備市場總量為22.46億，隨著太陽能新技術(shù)的突破與激光工藝的成熟，未來可預(yù)見每年應(yīng)用太陽能產(chǎn)業(yè)的激光設(shè)備規(guī)模可達(dá)百億級，市場前景非常樂觀。
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