近年來，電池技術研發一直是光伏行業發展的焦點，為了追求更高的電池轉換效率，BC電池技術作為當前光伏行業備受關注的技術路線，被認為是未來3-5年晶硅電池新的主流產品。近期市場一系列熱議和爭論，BC電池概念不斷升溫。
來源：樂晴智庫
金字塔尖的BC電池有哪些優勢？
BC技術早在1975年就有科學家提出這一概念，而在這48年間，發展一直較為緩慢，主要受限于太陽能電池結構所用的光刻工藝成本非常高，導致普及應用受限。而所謂的BC電池，即Back Contact（背接觸）電池，是當前各類背接觸結構晶硅太陽能電池的泛稱。主要包括IBC、HBC、TBC、ABC、HPBC等。
BC電池的原理主要是其表面沒有柵線，正負極采用交叉排列的方式被制備在電池背面，從而減少電極柵線帶來的遮光損失，能做到最大限度利用陽光。
BC電池結構的三大優勢
憑借這三大優勢，BC組件近期占據了業內主要組件效率對比平臺——Taiyang News的排行榜前列，效率最高達到24%；國內BC電池組件從2022年開始進行量產，已有40GW+的產能，即將進入快速增長期。隨著龍頭廠商量產推進，產業鏈上下游成熟度日漸提高，已經有越來越多的TOPCON和HJT實力廠商將BC技術列入研發和中試計劃，行業風向明晰。
盡管BC電池一直占據技術的金字塔尖，但其以背面大面積復雜高精度圖形化為核心的工藝門檻和高昂成本一定程度上制約了這一技術的普及。激光圖形化處理工藝是當下最經濟的加工方法，這也意味著激光加工技術將成為實現BC電池量產工藝路上的最大受益者。
BC電池對激光技術的要求及挑戰
之所以BC電池工藝一直未能得到普及，主要原因是其工藝流程較為復雜，關鍵在于電池背面局域摻雜以及金屬電極。而隨著激光技術的快速發展也讓人們看到了其在工業加工中的潛力。激光憑借精確、快速、零接觸以及良好的熱控制效應等優勢，已經成為了BC電池工藝的主要工藝手段。
目前，主流的TOPCON poly-Si\HJT a-Si材料體系，在制作BC電池結構時需要對背面多層nm膜層進行多次圖形化刻蝕處理，因此對處理工藝要求具有nm級的刻蝕精度和熱擴散控制、um級的圖形控制精度和秒級的單片處理時間（處理時間主要與光斑尺寸、激光頻率成反比）。
的核心五大要求
光斑尺寸大，需要強大的激光脈沖能量；
掃描速度快，需要使用脈沖頻率高、總功率大的激光器；
精度高、損傷低和熱影響小，需要超短激光脈沖、超高峰值功率；
以上1、2點指向大功率高產能，3、4點指向高精度高性能，第5點保證整個技術的開發和運行效率。從第一性原理出發，激光工藝設備的核心是激光器，只有自主研發、技術及成本可控的大功率激光器才能滿足。
超快激光在BC電池高效刻蝕開膜
兩款產品的核心在于自研的紫外/綠光飛秒/皮秒激光器，盛雄激光引進國家級專業團隊經過多年研發，該系列激光器在總功率、脈沖能量、性能穩定性等方面達到行業領先水平。其綠光飛秒激光器平均功率達到100W，綠光皮秒激光器達到200W；紫外飛秒激光器平均功率達到60W，紫外皮秒激光器達到100W。核心激光器的持續升級使其能輸出更大光斑，做到更高精度、更低損傷的加工效果，助力新一代BC電池達到更高效率（≥27%）、更高產能（≥10000uph）。
圖1 （a）藍膜片大光斑刻蝕樣品、（b）大光斑相切大面積刻蝕樣品、（c）拋光面膜層大光斑刻蝕樣品 綠光皮秒大光斑刻蝕樣品顯微圖
皮秒激光在很大程度上已經可以滿足BC電池對圖形化的要求，但是在精度和損傷控制方面，飛秒激光有著更佳的表現。
綠光皮秒飛秒
金字塔熔化明顯
V
S
紫外飛秒金字塔
形貌基本不變
圖2 綠光皮秒（a）、綠光飛秒（b）、紫外飛秒（c）刻蝕絨面氮化硅膜層SEM圖像
從圖中對比可以看出飛秒激光對金字塔的形貌保存有明顯優勢
納/皮秒刻蝕對
硅基底表面影響大
V
S
飛秒刻蝕對硅
圖3 綠光納秒（a）、綠光皮秒（b）、綠光飛秒（c）、紫外飛秒（d）刻蝕拋光面氮化硅膜層SEM圖像
a 綠光皮秒大光斑刻蝕效果
圖4 成分測試表明皮秒和飛秒激光都實現對目標膜層的完全去除
納秒激光
殘留顆粒較多
V
S
飛秒激光刻
蝕表面無殘留
圖5 對比顯示綠光納秒刻蝕存在大量殘留顆粒，紫外飛秒比綠光飛秒在邊緣過渡區控制上有更好表現
圖6 拋光面TCO膜層 綠光飛秒樣品EDS成分分析
飛秒激光脈沖之所以能在保持能量相當的情況下將脈寬壓縮到皮秒的1/20，是因為其峰值功率提高了20倍，達到了GW級別。這種高功率帶來了更強的非線性吸收，導致材料吸收深度降低，更多的激光能量使材料形成等離子體并被氣化。這一過程使得刻蝕的熱影響和熔化區域變小，從而實現了更平整的刻蝕表面，并顯著減少了殘渣、熔珠和微裂紋等缺陷。
飛秒激光刻蝕效果四大優勢
高性能飛秒激光，可以將刻蝕精度控制到nm量級，比皮秒提高1-2個數量級；邊緣寬度精度控制在um或亞um量級；
飛秒激光的峰值功率高，且吸收強，其刻蝕熱影響區和熔化深度相比皮秒激光更小，因此對刻蝕底層的影響更小，可以顯著減少材料損傷，甚至實現無損傷；
通過不同激光配合，可以高效完成BC電池各種膜層復雜圖形制作工藝要求。
對于電池工藝而言，采用飛秒激光器可以減少材料損傷，簡化清洗工藝，從而實現降本增效。高性能的飛秒激光器在保持不低于皮秒的加工速度的同時，能夠更好地確保XBC電池的高效量產，使效率高達26-27%。
盛雄激光以自主研發激光器為核心整合成套設備，每GW產線的激光設備總值可比現有產線設備降低20-30%。
小 結
長久來看，在BC電池技術領域，超快激光解決方案能完全滿足工藝要求，并成為推動BC電池量產工藝普及的關鍵點之一，恰如“超快激光的一小步，BC電池的一大步”。當然，新產品的問世沒有一蹴而就，皮秒/飛秒激光的解決方案能否讓各大光伏電池制造商認可，真正實現大規模穩定量產也需要時間驗證。
近年來，盛雄激光緊扣產業熱點，將光伏電池和鋰電池行業的高端制造需求作為戰略培育項目。通過自主研發的大功率（百W級）工業皮秒、飛秒激光器，為這兩個行業帶來創新價值。經過近兩年的設備開發及與重點客戶的工藝合作試用，設備性能已達到部分客戶的工藝路線要求。盛雄激光成功推出雙線雙激光器5000uph產能機型和雙線4激光器10000uph產能的最新機型。這些大功率激光器相比已有競品在產能上具備顯著優勢，即將進入量產階段。
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