Högeffekts femtosekundlaser förstärker effektivt BC-cellsmönstret med stora ytor för lågkostnads ​​massproduktion

Under de senaste åren har batteriteknologisk forskning och utveckling varit i fokus för utvecklingen av solcellsindustrin, för att eftersträva högre batteriomvandlingseffektivitet, anses BC-batteriteknik som den nuvarande solcellsindustrin, den tekniska vägen av stor oro, vara de kommande 3-5 åren av kristallina silikonbatterier, de nya vanliga produkterna. Nyligen, en serie heta diskussioner och debatter på marknaden, fortsätter BC batterikonceptet att värmas upp.

Det är värt att notera att trots de betydande fördelarna med BC-batteriteknologi, är dess tekniska svårigheter och utrustningskostnader fortfarande våra nuvarande utmaningar. BC-batterier kräver 2-3 laserprocesser per GW-produktionslinje, och det totala värdet på utrustningen är 60-70 miljoner RMB. I detta sammanhang är vikten av kärnprocessen för BC-batteri - lasergrafikbehandling särskilt framträdande. På grund av dess utmärkta prestanda kommer laserteknik att vara involverad i olika strukturförverkligandetekniker för BC-batterier. Integrationen av femtosekund/picosecond-laser och BC-cellteknologi kommer att bli en ny omgång av utvecklingsmöjligheter för fotovoltaisk celllaserutrustning.
Vilka är fördelarna med BC-celler i spetsen av pyramiden?
BC-teknologi så tidigt som 1975 har forskare lagt fram detta koncept, och under de 48 åren har utvecklingen varit relativt långsam, främst på grund av att solcellsstrukturen i fotolitografiprocessen som används i kostnaden är mycket hög, vilket resulterar i popularisering av ansökan är begränsad. Det så kallade BC-batteriet, det vill säga Back Contact (back contact) batteri, är den nuvarande allmänna termen för alla typer av bakkontaktstrukturer hos kristallina kiselsolceller. Inkluderar huvudsakligen IBC, HBC, TBC, ABC, HPBC och så vidare.
image.png
Källa: pixabay
Principen för BC-cell är att det inte finns någon rutnätslinje på dess yta, och de positiva och negativa elektroderna är förberedda på baksidan av cellen på ett korsarrangemang sätt, vilket minskar skuggförlusten som orsakas av elektrodens rutnätslinje och maximerar användningen av solljus.
Tre fördelar med BC batteristruktur
01 Hög effektivitet, stort utrymme för förbättringar
PN-övergången och elektrodgaller på framsidan av cellen överförs till baksidan av cellen, vilket minskar 3-5% av blockeringen av infallande ljus av elektrodgallren, och framsidans material kan bättre utföra ljusabsorptions- och passiveringsprestanda för att förbättra den totala fotoelektriska omvandlingseffektiviteten;
02 Rent utseende, förhöj estetiken
Inga rutnätslinjer på framsidan av batteriet, rent utseende, förbättrar estetiken, produktdifferentiering, tillämplig på distribuerade PV-scenarier; ytterligare förbättra strukturen på baksidan för att förbättra bifacial hastighet är också tillämplig på vanliga storskaliga kraftverk, marknaden är bred.
03 Bra mångsidighet, förbättra effektiviteten och minska kostnaderna
BC teknologiplattform har god mångsidighet och kan kombineras med olika materialsystem (PERC, TOPCON, HJT, staplade celler etc.) för att kontinuerligt förbättra effektiviteten och minska kostnaderna.
Med dessa tre fördelar ockuperade BC-komponenter nyligen branschens viktigaste komponenteffektivitetsjämförelseplattform - Taiyang News ranking av toppen, med en maximal effektivitet på 24%; inhemska BC batterimodul massproduktion från 2022, det finns 40GW + produktionskapacitet, är på väg att gå in i en period av snabb tillväxt. Med de ledande tillverkarna för att främja massproduktion, industrikedjan uppströms och nedströms mognad ökar, det finns fler och fler TOPCON och HJT styrka tillverkare kommer att ingå i FoU och pilotprogrammet BC-teknik, industrins vindriktning är tydlig.
Även om BC-batterier har ockuperat toppen av teknikpyramiden, men dess baksida stora komplexa högprecisionsgrafik som kärnan i processens tröskel och höga kostnader begränsar till viss del populariteten för denna teknik. Lasergrafisk bearbetningsprocessen är den mest ekonomiska bearbetningsmetoden nuförtiden, vilket också innebär att laserbearbetningstekniken kommer att bli den största förmånstagaren på vägen att realisera massproduktionsprocessen av BC-batterier.
Krav och utmaningar för laserteknik för BC-batterier
Den främsta anledningen till att BC-batteriprocessen inte har blivit populär är att processen är mer komplex, nyckeln ligger på baksidan av batteriets lokala doping- och metallelektroder. Med den snabba utvecklingen av laserteknik låter människor också se dess potential inom industriell bearbetning. Med fördelarna med precision, hastighet, nollkontakt och bra termisk kontrolleffekt har laser blivit det huvudsakliga processmedlet för BC-batteriprocessen.
För närvarande kräver det vanliga TOPCON poly-Si ＼ HJT a-Si materialsystemet flera grafiska etsningsbehandlingar av baksidans flerskiktiga nm-filmskikt vid tillverkningen av BC-cellstrukturen, och kräver således en bearbetningsprocess med etsningsnoggrannhet på nm-nivå och termisk diffusionskontroll, grafisk kontrollnoggrannhet på um-nivå och bearbetningstid för enstaka chip på andra nivån (behandlingstiden är huvudsakligen omvänt proportionell mot punktstorleken, laserfrekvensen).
BC batteri på kärnan av de fem stora kraven för laserbehandling utrustning
01 Stor spotstorlek
Stor punktstorlek kräver kraftfull laserpulsenergi;
02 Snabb skanningshastighet
Snabb skanningshastighet, behovet av att använda en hög pulsfrekvens, laserns totala effekt;
03 Bra punktlikhet
Bra punktlikformighet, behov av att förbättra kvaliteten på laserljuset och för att säkerställa att det optiska vägsystemet är mycket exakt;
04 Låg termisk påverkan och skador
Hög precision, låg skada och låg termisk påverkan kräver ultrakorta laserpulser och ultrahög toppeffekt;
05 Kostnad och uppgradering
Låg kostnad och uppgraderingshastighet, kräver hög lokaliseringshastighet av lasrar.
Punkterna 1 och 2 ovan pekar på hög effekt och hög produktivitet, punkterna 3 och 4 pekar på hög precision och hög prestanda, och punkt 5 säkerställer utveckling och drifteffektivitet för hela tekniken. Från den första principen är kärnan i laserprocessutrustningen lasern, endast oberoende forskning och utveckling, teknik och kostnadskontrollerbar högeffektlaser kan mötas.
Ultrasnabb laser i BC-batterieffektiv etsande öppen film
Ultrasnabb laser avser den typ av laser vars utpulsbredd är under 10-12s, inklusive pikosekund, femtosekund och attosekund. Tidig solcellspersonal försökte använda nanosekunders (10-9s) laserbehandling, användningen av laserenergivärmeuppbyggnad för att smälta materialet, pulslängden är lång, men på grund av genereringen av värmeuppbyggnad i materialet, kanten av det bearbetade materialet har en stor termisk påverkan, och är benägen för rester, skräp, mikrosprickor och andra skador, som inte kan möta behoven i massproduktionsprocessen av BC-batteriet. Därför har denna process inte varit massivt främjad. Men enligt författarens forskning finns det företag som har föreslagit nya lösningar och uppnått vissa resultat, och man tror att dessa program inom en snar framtid kan tillämpas universellt.