追“光”逐日 向“新”而行丨看激光器高效赋能光伏行业应用

太阳能光伏发电是利用太阳能最有效的方式，也是近年来发展较快、备受关注的研究领域之一。太阳能电池清洁、环保，不会影响生态平衡，已经成为世界各国关注和重点发展的新能源产业。

光伏太阳电池发展

我国现已进入能源战略转型的关键期，经济效益、能源安全和环境保护是驱动能源多元化发展的三大基石，其中，能源高质量发展是支撑经济社会可持续发展的先决条件，大力发展可再生能源是推动能源高质量发展的必由之路。

太阳能可以直接或间接转化为热能或电能等其他形式的能量，随着太阳电池的不断研究和发展，许多新型太阳电池，如晶体硅基太阳电池、薄膜太阳电池（如铜铟镓硒太阳电池等）、染料敏化太阳电池和钙钛矿太阳电池（PSC）应运而生，加快光伏产业蓬勃发展。

全球各种太阳电池转换效率研究进展统计

TOPCon太阳电池和激光掺杂工艺

晶硅太阳能电池片技术不断进步，多种更高效的晶硅电池，包括隧穿氧化层钝化接触太阳电池、叉指背接触太阳电池、异质结太阳电池等使用广泛。其中，TOPCon太阳电池凭借其极好的钝化性能、低的接触电阻、高的转换效率有望成为下一代晶硅太阳电池的主流。

对太阳电池而言，光电转换效率是衡量太阳能能源利用率的重要技术参数指标，提高太阳能电池的吸收效率是生产太阳能电池过程中的关键。为提高太阳电池能源利用率，主要有选择性发射极技术、表面钝化技术、双层减反射膜及绒面技术、背点接触电极技术、新型N型电池技术等新技术新工艺推向市场。

选择性发射极技术(selective emitter,SE)即在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂，而在电极以外的区域进行低浓度掺杂。这样可降低扩散层少子复合速率，提高电池的短波响应和开路电压，还可以降低电池串联电阻，改善电池短路电流和填充因子，从而提高转换效率。制备选择性发射极结构的工艺方法有：

1. 丝网印刷磷浆法；
2. LCP法；
3. 直接印刷掩膜法；
4. 激光刻槽埋栅法；
5. 硅墨技术；
6. 湿法腐蚀/等离子体刻蚀重扩法；
7. 激光掺杂法等

其中激光掺杂法是较简单的一种，它是利用激光能量将磷硅玻璃或硼硅玻璃中的掺杂源进行二次推进，形成重掺杂区域（p++），而未激光区形成轻掺杂区域（p+），通过这种方法，实现选择性深掺杂，从而得到选择性发射极结构。

TOPCon+SE太阳电池示意图

新型光纤激光器光伏行业应用

大族激光全资子公司深圳市大族光子激光技术有限公司（以下简称：大族光子）专业从事光纤激光器及器件设计研发和生产制造，公司紧跟国内外激光器应用领域行业新进展，致力于光伏事业发展，研究开发了适用于光伏太阳电池的光纤激光器，并进行大量激光掺杂工艺实验探究，现已成功投入光伏电池产线稳定生产。

500W光纤激光器

参数特性

TOPCon+SE太阳电池选择性发射极结构的生产制备，采用大族光子研发500W光纤激光器，搭载高速振镜在产品上按预制好的工艺进行激光扫描得到选择性发射极结构，对激光掺杂的重掺杂区域的电阻测量，并通过后续洗磷刻蚀、PECVD镀减反膜、丝网印刷电极和烧结等工艺，制成成品电池片，并测试其电性能参数和光电转换效率。

采用优化参数进行加工，可形成每条90±5μm宽的均匀栅线，电池的开路电压、短路电流和串联电阻等参数均有明显的改善，从而提高转换率。

1. 激光扫描线宽测试

（b）激光扫描后表面形貌图

大族光子研发生产的500W光纤激光器成功应用于光伏TOPCon太阳电池选择性发射极的生产制造，其光束质量好、结构紧凑、加工工艺稳定、加工速度快、效率高、设备安全可靠，符合光伏电池生产制造对激光器性能和工艺的要求，为全球清洁能源低碳转型和我国光伏行业的高质量发展提供硬核支撑。

（部分图片源于网络）