激光加工技术在光伏行业中得到广泛应用

光伏产业是全球能源科技和产业的重要发展方向，是具有巨大发展潜力的朝阳产业。研究数据显示，预计到 2030 年，可再生能源在总能源结构中将占 30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到 10%以上；到 2040 年，可再生能源在总能源结构中将占 50%以上，太阳能光伏发电将占世界总电力的 20%以上；到 21 世纪末，可再生能源在总能源结构中将占 80%以上，太阳能光伏发电将占 660%以上。光伏产业同时也是我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。近年来，我国光伏产业发展迅速，光伏电池制造产业规模迅速扩大，市场占有率位居世界前列。光伏发电国内应用市场逐步扩大，发电成本显著降低，市场竞争力明显提高。

根据国际能源署的资料显示，我国光伏发电量年增长态势迅猛，在全国总发电量中占比越来越大。伴随政策进一步落地、中国治理雾霾的大环境因素、光伏电站资产证券化等诸多利好因素， 2015 年中国光伏电站大幅增长 41.51%， 2018 年中国光伏安装量将突破 100GW。 2015 年后光伏电站装机增幅将进入平稳期，但每年装机量不低于15GW。光伏行业的发展必将带来其上游激光加工设备行业市场规模的扩大。

激光技术在光伏产业应用中非常普遍，其作为工业化工具在光伏行业是一种关键的技术， 它一方面提高了生产流程中的工艺可靠性，另一方面降低了生产成本。这些优势在生产晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池中得到了充分的体现。

在晶硅太阳能电池生产中，激光加工技术被用于切割硅片和边缘绝缘。激光加工技术也越来越多地用于掺杂工艺，电池边缘的掺杂是为了防止前电极和背电极的短路。它能在太阳能电池上提高局部掺杂浓度得分布从而改善载流子的移动性，特别是接触栅极。

在这一应用上，激光已完胜其它传统的工艺。例如等离子刻蚀未能满足自动化要求，破损率很高。激光加工技术另一个应用是在晶硅太阳能电池上选择性烧蚀钝化层。超短脉冲和高脉冲能量的激光器特别合适，因为它们具有绝佳的光束质量，这些条件都只能通过碟片激光技术才能实现。由于激光输出功率的可扩展性，从而达到更高的生产能力，超短脉冲中的高光束质量显著提高太阳能电池的转换效率。这样就可以大大减少太阳能电池每瓦特的成本。

根据不同的膜层，激光刻划由碲化镉或非晶硅薄膜制成的导电和光敏涂层。通过这种工艺，涂在玻璃基板上的涂层被分割成互相串联的电池。这样，电池的宽度决定了电池和模块的电压。准确的，有选择地和非接触的激光加工工艺可以可靠地集成到生产线上。所谓的刻线是将 30-80μm 大小的单个光脉冲串联起来，而在 P1 中采用几十纳秒脉宽（10 到 80ns）的脉冲来刻蚀。当加工到膜层的边缘时，材料的一部分被升华，蒸汽压力可以吹走被刻蚀的材料。因此，加工的能量小了，底部材料的热影响也会减少。

为了保护薄膜太阳能电池免于不利环境的影响，特别是防潮，在电池模块的四周需要清除大约 1 厘米宽度的膜层，然而通过层压保护。这能保护太阳能电池免于腐蚀以及长期防止短路。喷砂法目前被广泛使用。尽管喷砂设备投资成本低，但在加工过程中会由于磨损、清除沙子以及相关检测而产生的高昂后需费用,而激光加工技术能够很好的克服这些问题。

太阳能电池生产工艺流程

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心