激光技术在光伏电池制造中的关键角色——从 PERC 到 TOPCon、HJT 与叠层电池

发布时间:2026-01-23 17:00:08
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激光技术在光伏电池制造中的关键角色——从 PERC 到 TOPCon、HJT 与叠层电池

在光伏产业持续向高效率、低成本演进的过程中,制造工艺的重要性正被不断放大。从 PERC 到 TOPCon、HJT,再到钙钛矿及叠层电池,电池结构愈加复杂、工艺窗口不断收窄,而激光技术已从早期的辅助加工手段,演变为支撑多代高效电池量产的核心制造能力之一

在 PERC 电池产线上,激光消融以微米级精度在钝化层上形成稳定的局部接触结构;在 TOPCon 电池车间,激光硼掺杂工艺正成为推动效率突破 26% 的关键技术路径;而在更前沿的钙钛矿及叠层电池领域,激光划线工艺则直接决定着器件能否实现高一致性、大面积制造。

凭借非接触、高精度、热影响区小等优势,激光技术正在为光伏产业的效率提升与制造可靠性提供持续而关键的技术支撑。

光伏电池制造

激光技术:高效光伏制造的共性底层能力

随着电池技术的升级,制造端面临三大共性挑战:结构更精细、材料更敏感、良率要求更高。

激光技术在这些方面展现出不可替代的优势:

  非接触加工,避免机械应力引发隐裂

  微米级空间控制能力,适配精细结构设计

  局部瞬时能量输入,热影响区极小

  易于与自动化产线及数字化控制系统集成

这些特性,使激光成为从晶硅电池到新型叠层电池制造中高度通用、可持续升级的工艺平台。

激光技术在主流电池路线中的关键应用

1. PERC 电池:激光工艺的成熟范式

PERC(钝化发射极与背面电池)的诞生,离不开激光技术的规模化应用。

在其核心工艺中,激光消融开槽用于在背面氧化铝钝化层上形成局部背接触结构,在保证钝化效果的同时,为金属电极提供可靠电学通道。随后引入的激光选择性发射极(SE)掺杂,在正面电极下方区域实现局部重掺杂,有效降低接触电阻,使电池效率普遍提升约 0.3%。

这两项激光工艺的成熟与稳定,推动 PERC 电池迅速实现大规模量产,并长期占据市场主流地位。

2. TOPCon 电池:激光硼掺杂成为关键突破口

TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)电池采用 N 型硅片,在载流子选择性和电性能方面具备天然优势,但其正面硼掺杂长期面临工艺挑战。传统高温炉管工艺不仅能耗高、节拍慢,还对隧穿氧化层的完整性提出更高风险。

激光硼掺杂(SE)技术通过高能激光实现局部瞬时加热,使硼原子在指定区域实现选择性重掺杂,在避免整体高温处理的同时,显著降低接触电阻,被普遍视为推动 TOPCon 电池效率迈向 26% 以上的重要技术路径。

光伏电池

3. HJT 电池:激光诱导退火优化界面质量

HJT(异质结)电池依赖非晶硅薄膜实现优异的表面钝化,但在非晶硅与晶体硅界面处,仍存在悬挂键等缺陷,易引发载流子复合。

**激光诱导退火(LIA)**技术通过特定波长和功率密度的激光照射,激发界面氢原子迁移,对缺陷进行原位修复,从而提升钝化质量。实践表明,该工艺可有效提升开路电压(Voc)与填充因子(FF),对 HJT 电池效率优化具有现实意义。

4. 钙钛矿及叠层电池:激光划线构筑高效串联基础

在钙钛矿电池及钙钛矿/晶硅叠层电池中,激光不仅是加工工具,更是结构实现手段。

典型的 P1 / P2 / P3 激光划线工序,用于完成电极分区、子电池隔离及串联连接。由于功能层材料脆弱、热稳定性差异大,激光的非接触、高精度特性成为实现高效率、大面积制备的必要条件,是该类电池制造的核心工序之一。

通用型激光工艺:跨技术路线的降本增效工具

除针对特定电池结构的专用工艺外,激光技术还在多个共性制造环节中发挥重要作用:

激光转印制栅线

替代传统丝网印刷,实现更细栅线和更高一致性,可显著降低银浆用量,尤其适用于 HJT 等低温工艺体系。

无损激光划片

通过精确控制热应力,实现半片及多分片切割,减少隐裂风险并提升组件功率。

激光边缘隔离与钝化

对切割后电池片边缘进行修复,降低边缘复合损失,成为组件级提效的重要技术方向。

技术背景:激光工艺稳定性的温控基础

随着光伏电池制造向高节拍、长时间连续运行发展,激光工艺对能量稳定性和重复一致性的要求显著提高。激光输出的微小波动,往往会直接反映在接触电阻、界面缺陷密度或线宽一致性等关键指标上。

在实际产线中,激光器及其光学系统长期承受高热负载,稳定、精准的温控与冷却系统,已成为保障激光工艺窗口可控的重要基础条件。通过对激光源、功率模块及关键光学部件进行有效热管理,可降低功率漂移风险,提升加工一致性与良率,尤其在 TOPCon、HJT 及叠层电池等对工艺敏感度更高的路线中更为关键。

作为长期服务于激光装备领域的工业温控企业,特域持续围绕高功率激光应用场景,优化冷却系统在稳定性、响应速度与长期运行可靠性方面的表现,为高效电池制造提供稳定的温控支撑基础。

特域冷水机

从 PERC 的成熟量产,到 TOPCon 与 HJT 的快速推进,再到叠层电池的前沿探索,激光技术始终贯穿于光伏电池制造的关键环节。它并不直接决定理论效率上限,却深刻影响着这些效率能否被稳定、可控地制造出来

在光伏产业持续迈向更高效率与更高可靠性的过程中,激光技术及其背后的系统级支撑能力,正在成为推动行业升级的重要基础力量。
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