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近年來(lái)，電池技術(shù)研發(fā)一直是光伏行業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)，為了追求更高的電池轉(zhuǎn)換效率，BC電池技術(shù)作為當(dāng)前光伏行業(yè)備受關(guān)注的技術(shù)路線，被認(rèn)為是未來(lái)3-5年晶硅電池新的主流產(chǎn)品。近期市場(chǎng)一系列熱議和爭(zhēng)論，BC電池概念不斷升溫。

來(lái)源：樂(lè)晴智庫(kù)

BC技術(shù)早在1975年就有科學(xué)家提出這一概念，而在這48年間，發(fā)展一直較為緩慢，主要受限于太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)所用的光刻工藝成本非常高，導(dǎo)致普及應(yīng)用受限。而所謂的BC電池，即Back Contact（背接觸）電池，是當(dāng)前各類背接觸結(jié)構(gòu)晶硅太陽(yáng)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(méi)有柵線，正負(fù)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(lái)的遮光損失，能做到最大限度利用陽(yáng)光。

BC電池結(jié)構(gòu)的三大優(yōu)勢(shì)

憑借這三大優(yōu)勢(shì)，BC組件近期占據(jù)了業(yè)內(nèi)主要組件效率對(duì)比平臺(tái)——Taiyang News的排行榜前列，效率最高達(dá)到24%；國(guó)內(nèi)BC電池組件從2022年開(kāi)始進(jìn)行量產(chǎn)，已有40GW+的產(chǎn)能，即將進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。隨著龍頭廠商量產(chǎn)推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游成熟度日漸提高，已經(jīng)有越來(lái)越多的TOPCON和HJT實(shí)力廠商將BC技術(shù)列入研發(fā)和中試計(jì)劃，行業(yè)風(fēng)向明晰。

盡管BC電池一直占據(jù)技術(shù)的金字塔尖，但其以背面大面積復(fù)雜高精度圖形化為核心的工藝門(mén)檻和高昂成本一定程度上制約了這一技術(shù)的普及。激光圖形化處理工藝是當(dāng)下最經(jīng)濟(jì)的加工方法，這也意味著激光加工技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)BC電池量產(chǎn)工藝路上的最大受益者。

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(fù)雜，關(guān)鍵在于電池背面局域摻雜以及金屬電極。而隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展也讓人們看到了其在工業(yè)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(yīng)等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)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(jié)構(gòu)時(shí)需要對(duì)背面多層nm膜層進(jìn)行多次圖形化刻蝕處理，因此對(duì)處理工藝要求具有nm級(jí)的刻蝕精度和熱擴(kuò)散控制、um級(jí)的圖形控制精度和秒級(jí)的單片處理時(shí)間（處理時(shí)間主要與光斑尺寸、激光頻率成反比）。

的核心五大要求

兩款產(chǎn)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(jìn)國(guó)家級(jí)專業(yè)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年研發(fā)，該系列激光器在總功率、脈沖能量、性能穩(wěn)定性等方面達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。其綠光飛秒激光器平均功率達(dá)到100W，綠光皮秒激光器達(dá)到200W；紫外飛秒激光器平均功率達(dá)到60W，紫外皮秒激光器達(dá)到100W。核心激光器的持續(xù)升級(jí)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(dá)到更高效率（≥27%）、更高產(chǎn)能（≥10000uph）。

皮秒激光在很大程度上已經(jīng)可以滿足BC電池對(duì)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(xiàn)。

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(duì)比可以看出飛秒激光對(duì)金字塔的形貌保存有明顯優(yōu)勢(shì)

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(cè)試表明皮秒和飛秒激光都實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)膜層的完全去除

圖5 對(duì)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(guò)渡區(qū)控制上有更好表現(xiàn)

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(dāng)?shù)那闆r下將脈寬壓縮到皮秒的1/20，是因?yàn)槠浞逯倒β侍岣吡?0倍，達(dá)到了GW級(jí)別。這種高功率帶來(lái)了更強(qiáng)的非線性吸收，導(dǎo)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(guò)程使得刻蝕的熱影響和熔化區(qū)域變小，從而實(shí)現(xiàn)了更平整的刻蝕表面，并顯著減少了殘?jiān)?、熔珠和微裂紋等缺陷。

飛秒激光刻蝕效果四大優(yōu)勢(shì)

對(duì)于電池工藝而言，采用飛秒激光器可以減少材料損傷，簡(jiǎn)化清洗工藝，從而實(shí)現(xiàn)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(shí)，能夠更好地確保XBC電池的高效量產(chǎn)，使效率高達(dá)26-27%。

盛雄激光以自主研發(fā)激光器為核心整合成套設(shè)備，每GW產(chǎn)線的激光設(shè)備總值可比現(xiàn)有產(chǎn)線設(shè)備降低20-30%。

長(zhǎng)久來(lái)看，在BC電池技術(shù)領(lǐng)域，超快激光解決方案能完全滿足工藝要求，并成為推動(dòng)BC電池量產(chǎn)工藝普及的關(guān)鍵點(diǎn)之一，恰如“超快激光的一小步，BC電池的一大步”。當(dāng)然，新產(chǎn)品的問(wèn)世沒(méi)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(rèn)可，真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定量產(chǎn)也需要時(shí)間驗(yàn)證。

近年來(lái)，盛雄激光緊扣產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)，將光伏電池和鋰電池行業(yè)的高端制造需求作為戰(zhàn)略培育項(xiàng)目。通過(guò)自主研發(fā)的大功率（百W級(jí)）工業(yè)皮秒、飛秒激光器，為這兩個(gè)行業(yè)帶來(lái)創(chuàng)新價(jià)值。經(jīng)過(guò)近兩年的設(shè)備開(kāi)發(fā)及與重點(diǎn)客戶的工藝合作試用，設(shè)備性能已達(dá)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(chǎn)能機(jī)型和雙線4激光器10000uph產(chǎn)能的最新機(jī)型。這些大功率激光器相比已有競(jìng)品在產(chǎn)能上具備顯著優(yōu)勢(shì)，即將進(jìn)入量產(chǎn)階段。